UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
Secagem de cenoura (Daucus carota L.) em
microondas
Juliana Gomes Rosa
Orientador: Prof. Ronaldo Guimarães Corrêa
Co-orientador: Prof. José Teixeira Freire
São Carlos – SP
Março de 2010
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
Secagem de cenoura (Daucus carota L.) em
microondas
Juliana Gomes Rosa
Dissertação apresentada ao programa de
Pós-Graduação em Engenharia Química
como requisito parcial à obtenção do título
de Mestre em Engenharia Química, área de
concentração
em
Pesquisa
Desenvolvimento de Processos Químicos.
Orientador: Prof. Ronaldo Guimarães Corrêa
Co-orientador: Prof. José Teixeira Freire
São Carlos - SP
Março de 2010
e
Ficha catalográfica elaborada pelo DePT da
Biblioteca Comunitária da UFSCar
R788sc
Rosa, Juliana Gomes.
Secagem de cenoura (Daucus carota L.) em microondas /
Juliana Gomes Rosa. -- São Carlos : UFSCar, 2010.
78 f.
Dissertação (Mestrado) -- Universidade Federal de São
Carlos, 2010.
1. Secagem. 2. Cenoura. 3. Microondas. I. Título.
CDD: 660.28426 (20 a)
MEMBROS DA BANCA EXAMINADORA DA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO DE
JULlANA GOMES ROSA APRESENTADA AO PROGRAMA DE PÓSGRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUíMICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE
SÃO CARLOS, EM 18 DE MARÇO DE 2010.
BANCA EXAMINADORA:
~~ma~
Orientador, UFSCar
V
-4--
.~~
A~ Mariada Silveira
UFSCar
(:r'
i
Ao meu pai João Rosa, com saudades
A minha mãe Mariza
ii
Agradecimentos
À Deus por me conceder a força necessária para a conlusão de mais uma
etapa.
À minha mãe pelo apoio, incentivo, carinho e também pela compreensão das
minhas crises e fraquezas durante este período.
A Marcel pelo amor, pela companhia, mesmo à distância e pela paciência.
Aos meus irmãos, Gustavo e Maria Tereza, pelos conselhos, pelo exemplo
que são e por tornarem a volta pra casa em dias de folga ainda melhor e mais agitada.
Aos professores José Teixeira Freire e Ronaldo Guimarães Corrêa pela
orientação, dedicação e pelos ensinamentos.
Aos professores do Centro de Secagem do DEQ/UFSCar pelas contribuições
ao trabalho.
Aos técnicos do DEQ pela assistência e disposição em ajudar.
Aos colegas do Centro de Secagem pelos bons momentos de descontração e
disponibilidade em ajudar.
Aos amigos que fiz em São Carlos, por amenizarem a saudade de casa e a
falta da família.
Aos amigos de Viçosa, principalmente a Sissi pelo incentivo a me inscrever
no programa e pelo abrigo em Campinas e a Shisa e a Luzia por ouvirem meus desabafos e
pela força.
Aos amigos de Montes Claros em especial a Rafa por sempre estar disposta a
me escutar e não negar nenhum convite.
Ao CNPq pelo apoio financeiro.
iii
“E você aprende que realmente pode suportar,
que realmente é forte, e que pode ir muito mais longe
depois de pensar que não se pode mais.”
(Willian Shakespeare)
iv
Resumo
Cenoura é a raiz da planta de mesmo nome, Daucus carota L.. Este vegetal
apresenta elevado consumo “in natura” e a sua utilização como ingrediente na formulação de
produtos industrializados tem se elevado nos últimos anos. O principal atrativo da cenoura é
o seu alto teor de β-caroteno. No momento da colheita a cenoura tem entre 80 e 90% de
umidade e este alto teor de umidade a torna um produto com pequena vida de prateleira. Para
aumentar a vida de prateleira da cenoura, a secagem é uma alternativa; além de ser
necessária para preparar este vegetal para participar de diversas formulações em produtos
indutrializados. O estudo da secagem de cenoura tem sido realizado em diversos secadores e
a qualidade do produto obtido relacionada aos diferentes processos. A secagem em secador
de microondas tem se destacado na secagem de alimentos, pois o seu modo de aquecimento é
diferente da secagem convecional por ar quente, o que pode melhorar a qualidade do produto
final obtido. Este estudo, então, tem como objetivo a análise da secagem de cenoura em
microondas e também a avaliação da qualidade final do produto obtido e a verificação se a
associação de vácuo a este modo de secagem gera aumento na qualidade da cenoura seca.
Para tanto o acompanhamento da cinética de secagem em microondas e em microondas a
vácuo foi realizado, bem como a relação entre esta cinética e as condições do processo, como
a forma de corte e a potência utilizada. A influência do processo na qualidade do produto
final foi avaliada através da determinação da densidade aparente, densidade real, porosidade,
encolhimento, teor de β-caroteno e características de reidratação. Foram determinadas as
isotermas de dessorção da cenoura às temperaturas de 40°C e 50°C. Os dados de cinética de
secagem e das isotermas de dessorção foram ajustados a modelos sugeridos na literatura a
fim de se descrever estes processos. Os resultados obtidos mostraram que a velocidade de
secagem de cenoura em microondas foi influenciada pela forma de corte da amostra. Além
disso, a associação ao vácuo resulta em um menor encolhimento e produto final mais poroso,
porém estas características não foram garantia de melhor capacidade de reidratação. A
degradação do β-caroteno aumentou com o aumento da potência utilizada. Dentre os
modelos utilizados, o modelo de Page foi o que melhor descreveu a cinética de secagem e o
modelo de Peleg foi o que melhor descreveu a cinética de reidratação de cenouras
submetidas aos dois modos de secagem, microondas e microondas a vácuo.
v
Abstract
Carrot is a root plant of the same name, Daucus carota L.. This vegetable has a
high consumption and its use as an ingredient in the formulation of industrial products has
increased in recent years. The main appeal of the carrot is its high content of β-carotene.
During harvest the carrots have 80 to 90% humidity and this high moisture content makes it
a product with a short shelf life. Drying is an alternative to increase the shelf life of carrot. In
addition, a drying operation is required to prepare the plant to participate in various
formulations of industrial products. The study of carrot drying has been performed in several
dryers and the quality of the product related to different processes. Drying in a microwave
dryer has stood out in the drying of food, as its heating mode is different from conventional
drying by hot air. Microwave drying can improve the quality of the final product. The
purpose of this study is to analyze the drying of carrots in a microwave dryer, to evaluate the
quality of the final product and to check whether the combination of vacuum drying will lead
to an increase in the quality of the dried carrots. The monitoring of the kinetics of microwave
drying and microwave vacuum drying was conducted and the relationship between the
kinetics and process conditions, such as the carrot shape and the power used, was
investigated. The influence of such processes in the characteristics of the final product was
evaluated by determining the apparent density, real density, porosity, shrinkage, total βcarotene and rehydration. Also the desorption isotherms of carrots were determined at
temperatures of 40°C and 50°C. The data of drying kinetics and desorption isotherms were
fitted to models suggested in the literature in order to describe these processes. The results
showed that the drying rate of carrot in a microwave dryer was affected by the carrot shape.
The content of β-carotene was reduced with the increase of power applied. The microwave
drying in vacuum produced carrots with higher porosity and lower shrinkage, but this
characteristic was not reflected in the ability of rehydration, which was independent of the
drying process. Of the models fitted to the experimental results, the Page model gave the best
fit to the kinetics of drying and Peleg model gave the best fit to the kinetics of rehydration of
carrots dried in a microwave dryer and a microwave drying in vacuum.
vi
Lista de Figuras
Figura 2.1: Elementos morfológicos que compõe a cenoura. ................................................. 4
Figura 2.2: Representação esquemática do fenômeno de histerese na sorção de umidade.
Adaptado de Kaminski e Kudra (2000). ........................................................... 17
Figura 2.3: Isotermas de adsorção e dessorção para celulose micro-cristalina e Agar a 25
°C. Adaptado de Kaminski e Kudra (2000). ..................................................... 18
Figura 3.1: Equipamento adaptado para a secagem em microondas a vácuo. ...................... 28
Figura 3.2: Formas de corte utilizadas. ................................................................................ 30
Figura 3.3: Esquema do recipiente utilizado na determinação das condições de equilíbrio
(Barrozo,1995). ............................................................................................... 37
Figura 4.1: Isotermas de equilíbrio da cenoura para as temperaturas de 40°C e 50°C e os
desvios padrões de cada ponto experimental. ................................................... 40
Figura 4.2: Umidade de equilíbrio em função da atividade de água para cenoura a 40°C
(• pontos experimentais e — curva de ajuste da equação de GAB). .................. 42
Figura 4.3: Umidade de equilíbrio em função da atividade de água para cenoura a 50°C
(• pontos experimentais e — curva de ajuste da equação de GAB). .................. 42
Figura 4.4: Energia absorvida pela água em função da potência aplicada. ........................... 43
Figura 4.5: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para as formas de cubo,
palito e discos e potência de 2,0 W/g. .............................................................. 45
Figura 4.6: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para as formas de cubo,
palito e discos e potência de 1,0 W/g. .............................................................. 45
Figura 4.7: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para discos de 8 mm de
espessura e cubo em estufa de convecção forçada. ........................................... 47
Figura 4.8: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para cubo e secagem em
microondas em diferentes potências................................................................. 49
Figura 4.9: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para discos de 8 mm de
espessura e secagem em microondas em diferentes potências. ......................... 49
Figura 4.10: Taxa de secagem em função da umidade adimensional para a secagem de
cenoura, na forma de cubo, em microondas e diferentes potências. .................. 50
Figura 4.11: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para diferentes
potências durante a secagem em microondas (M) e em microondas a vácuo
(MV), com cenouras cortadas em palito. .......................................................... 50
vii
Figura 4.12: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para diferentes
potências durante a secagem em microondas (M) e em microondas a vácuo
(MV), com cenouras cortadas em discos de 4 mm de espessura. ...................... 51
Figura 4.13: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para a secagem de
cenoura em estufa a temperatura de 70°C com e sem uso de vácuo. ................. 52
Figura 4.14: Densidade aparente em função da umidade adimensional (X/X0) para
secagem de cenoura em microondas (M) e em microondas a vácuo (MV) a
2,0 W/g de potência. ........................................................................................ 56
Figura 4.15: Densidade aparente em função da umidade adimensional (X/X0) para
secagem de cenoura em microondas a vácuo (MV) a 2,0 W/g e 1,0 W/g de
potência. .......................................................................................................... 57
Figura 4.16: Densidade real em função da umidade adimensional (X/X0) para secagem
de cenoura em microondas (M) e em microondas a vácuo (MV) a 1,0 W/g
de potência. ..................................................................................................... 58
Figura 4.17: Densidade real em função da umidade adimensional (X/X0) para a secagem
de cenoura em microondas (M) a 2,0 W/g e 1,0 W/g de potência. .................... 58
Figura 4.18: Coeficiente de encolhimento em função da umidade adimensional (X/X0)
para secagem de cenoura em microondas e 2,0W/g de potência. ...................... 60
Figura 4.19: Coeficiente de encolhimento em função da umidade adimensional (X/X0)
para secagem de cenoura em microondas a vácuo e 2,0W/g de potência. ......... 60
Figura 4.20: Razão de reidratação em função do tempo para cenoura em diferentes
modos de secagem e potências......................................................................... 64
Figura 4.21: Capacidade de absorção de água e porosidade em função do modo de
secagem e potência utilizada. Sendo (M) microondas e (MV) microondas a
vácuo. .............................................................................................................. 68
viii
Lista de Quadros e Tabelas
Tabela 2.1: Composição de 100g de cenoura crua. ................................................................ 6
Tabela 2.2: Concentração média de α e β-carotenos em diferentes vegetais. .......................... 6
Quadro 2.1: Equações semi-empíricas de secagem. ............................................................. 16
Quadro 2.2: Equações para umidade de equilíbrio de materiais biológicos. ......................... 20
Quadro 2.3: Equações semi-empíricas para cinética de reidratação. ...................... ...............27
Tabela 3.1: Relação entre as fases A e B utilizadas como eluente. ....................................... 33
Tabela 3.2: Umidade relativa das soluções salinas em função da temperatura. ..................... 37
Tabela 4.1: Umidade de equilíbrio da cenoura nas temperaturas de 40°C e 50°C e seus
respectivos desvios padrões. ............................................................................ 39
Tabela 4.2: Parâmetros estimados para as equações de equilíbrio da cenoura nas
temperaturas de 40°C e 50°C. .......................................................................... 41
Tabela 4.3: Valores de R2 referentes aos dados de cenoura para as temperaturas de
40°C e 50°C. ................................................................................................... 41
Tabela 4.4: Área superficial, volume e relação volume/área para formas utilizadas na
secagem por convecção forçada. ...................................................................... 48
Tabela 4.5: Desvio relativo médio entre o teor de umidade ao longo da secagem por
microondas e microondas a vácuo, para as diferentes formas utilizadas. .......... 51
Tabela 4.6: Parâmetros para a equação de Lewis. ................................................................ 53
Tabela 4.7: Parâmetros para a equação de Page. .................................................................. 53
Tabela 4.8: Teor de umidade, base úmida, para a cenoura antes do processo de
secagem........................................................................................................... 54
Tabela 4.9: Teor de umidade, base úmida, para a cenoura após o processo de secagem. ...... 55
Tabela 4.10: Volume final em relação ao volume inicial da cenoura para diferentes
modos de secagem. .......................................................................................... 59
Tabela 4.11: Coeficiente de correlação entre os valores experimentais observados e o
modelo linear proposto por Lozano et al.(1998). .............................................. 60
Tabela 4.12: Porosidade final da cenoura para secagem em microondas e em
microondas a vácuo nas potências de 1,0 W/g e 2,0 W/g.................................. 61
Tabela 4.13: Teor de β-caroteno ao final de diferentes processos de secagem. ..................... 62
Tabela 4.14: Razão de reidratação e desvios para diferentes condições de secagem. ............ 65
Tabela 4.15: Parâmetros da equação exponencial. ............................................................... 65
ix
Tabela 4.16: Parâmetros da equação de Peleg. ..................................................................... 66
Tabela 4.17: Parâmetros da equação de Weibull. ................................................................. 66
Tabela 4.18: Índices de reidratação para cenoura seca em microondas e em microondas
a vácuo. ........................................................................................................... 67
x
Nomenclatura
aw
Atividade de água
[-]
cp
Calor específico da água
[L-2T-2ϴ-1]
k
Constante de secagem
[T-1]
L
Espessura do material
[L]
m
Massa
[M]
Pw
Pressão parcial de vapor
[ML-1T-2]
P0w
Pressão de saturação a temperatura utilizada
[ML-1T-2]
Qabs
Energia absorvida pela amostra
[ML2T2n-1]
S
Coeficiente de encolhimento
[-]
t
Tempo
[T]
Ts
Temperatura ambiente
[ϴ]
UR
Umidade relativa
[-]
V
Volume
[L3]
X
Umidade inicial do material
[MM-1]
Xm
Umidade corresponde a monocamada de água
[MM-1]
Y
Valor observado
y
Valor previsto
Símbolos gregos
δp
Profundidade de penetração da onda
[L]
ε”
Fator de perdas relativo
[-]
ε’
Constante dielétrica relativa
[-]
ε
Porosidade
[-]
λ0
Comprimento de onda no vácuo
[0,1224m para 2450Hz]
ρ
Densidade
[ML-3]
xi
Subscritos
0
Inicial
a
Ar
ap
Aparente
eq
Equilíbrio
r
Real
rh
Reidratada
s
Matriz sólida
w
Água
Parâmetros de equações
a, b, c,
C, M, N,
kGAB
Parâmetros relacionados às equações de equilíbrio, dimensional ou
adimensional de acordo com a equação
B, E
Parâmetros da equação linear de encolhimento, adimensionais
k, k1, k2,
Parâmetros relacionados às equações semi-empíricas de secagem,
a, d, n,
dimensional ou adimensional de acordo com a equação
K1, K2,
w, RRe
ϴ, ψ
Parâmetros relacionados às equações de reidratação, dimensional ou
adimensional de acordo com a equação
Siglas e abreviações
b.s.
Base seca
b.u.
Base úmida
DHC
Capacidade de retenção de matéria seca
DVM
Desvio relativo médio
EMBRAPA
Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
M
Microondas
xii
MV
Microondas a vácuo
RA
Capacidade de reidratação
RR
Razão de reidratação
SQR
Soma dos quadrados dos resíduos
WAC
Capacidade de absorção de água
xiii
Sumário
AGRADECIMENTOS ------------------------------------------------------------------------------------ ii
RESUMO -------------------------------------------------------------------------------------------------- iv
ABSTRACT ------------------------------------------------------------------------------------------------ v
SUMÁRIO ------------------------------------------------------------------------------------------------xiii
LISTA DE FIGURAS ------------------------------------------------------------------------------------ vi
LISTA DE QUADROS E TABELAS ----------------------------------------------------------------viii
NOMENCLATURA -------------------------------------------------------------------------------------- ix
1. INTRODUÇÃO --------------------------------------------------------------------------------------- 1
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ---------------------------------------------------------------------- 4
2.1
Cenoura ---------------------------------------------------------------------------------------- 4
2.1.1 Aspectos gerais -------------------------------------------------------------------- 4
2.1.2 Aspectos nutricionais ------------------------------------------------------------- 5
2.2
Secagem --------------------------------------------------------------------------------------- 8
2.2.1 Secagem de hortaliças ------------------------------------------------------------ 8
2.2.2 Processo de secagem ------------------------------------------------------------- 8
2.2.3 Secagem em microondas --------------------------------------------------------11
2.2.4 Modelos da cinética de secagem -----------------------------------------------14
2.3
Caracterização física ------------------------------------------------------------------------16
2.3.1 Isotermas de sorção --------------------------------------------------------------16
2.3.2 Propriedades estruturais ---------------------------------------------------------20
2.4
Reidratação -----------------------------------------------------------------------------------24
3. MATERIAIS E MÉTODOS ------------------------------------------------------------------------28
3.1
Material ---------------------------------------------------------------------------------------28
3.2
Equipamentos --------------------------------------------------------------------------------28
3.3
Procedimento experimental ----------------------------------------------------------------29
3.3.1 Preparo das amostras ------------------------------------------------------------29
3.3.2 Verificação da potência do equipamento -------------------------------------30
3.3.3 Cinética de secagem -------------------------------------------------------------31
3.3.4 Caracterização das amostras ----------------------------------------------------33
xiv
3.4
Reidratação -----------------------------------------------------------------------------------36
3.5
Isotermas de equilíbrio ---------------------------------------------------------------------36
3.6
Tratamento de dados ------------------------------------------------------------------------38
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO-------------------------------------------------------------------39
4.1
Isotermas de sorção -------------------------------------------------------------------------39
4.2
Secagem --------------------------------------------------------------------------------------43
4.2.1 Verificação da potência do equipamento -------------------------------------43
4.2.2 Cinética de secagem -------------------------------------------------------------44
4.3
Caracterização das amostras ---------------------------------------------------------------54
4.4
Reidratação -----------------------------------------------------------------------------------63
4.4.1 Cinética de reidratação ----------------------------------------------------------63
4.4.2 Índices de reidratação -----------------------------------------------------------66
5. CONCLUSÕES ---------------------------------------------------------------------------------------70
6. SUGESTÕES -----------------------------------------------------------------------------------------72
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS -----------------------------------------------------------------73
1
INTRODUÇÃO
1. Introdução
A secagem, que é a retirada de substâncias voláteis dos materiais, tem grande
importância no processamento de alimentos. A maioria das frutas e vegetais possui alto teor
de umidade quando “in natura”, o que os torna perecíveis. O pequeno tempo de vida de
prateleira de alimentos com elevado teor de umidade é conseqüência da disponibilidade de
água para a propagação de microorganismos deterioradores e reações químicas indesejáveis.
Por isso, a secagem, por propiciar a redução do teor de umidade, é uma forma comum de
conservação de alimentos.
Além do aumento de vida útil desses produtos, a secagem diminui os custos
com armazenamento e transporte. As frutas e vegetais desidratados não só dispensam a
necessidade de armazenamento sob condições especiais, como baixa temperatura e alta
umidade relativa do ar, exigidas pela maioria destes produtos “in natura”, como também
possuem volume relativamente menor. Contudo, a secagem pode ter conseqüências negativas
como a deterioração de componentes nutricionais, escurecimento e obtenção de produtos com
baixa capacidade de reidratação.
As limitações da qualidade de alimentos desidratados têm impulsionado grande
número de pesquisas científicas, uma vez que é crescente a utilização de frutas e vegetais
desidratados na formulação de diversos produtos industrializados como sopas, massas, sucos,
suplementos alimentares e cosméticos. O principal intuito da adição destes produtos nestas
formulações é agregar valor às mesmas, seja pelo aumento do valor nutricional ou pela
atratividade devido à coloração que na maioria das vezes lhes são peculiar.
O interesse na obtenção de alimentos desidratados de qualidade é incentivado
pela crescente demanda deste tipo de produto. Só o mercado de sopas desidratadas, por
exemplo, cresceu 80% entre os anos de 2005 e 2007 e ainda existe espaço para crescimento
maior, já que o consumo de sopas desidratadas é tímido se comparado ao de macarrões
instantâneos. Sendo assim, a preocupação em reunir especificações de qualidade e
conservação da energia incentiva à busca de uma profunda compreensão do funcionamento e
dos problemas relacionados com a concepção e operação de desidratação e reidratação de
vegetais (Krokida e Marinus-Kouris, 2003).
A cenoura é um vegetal sobre o qual se tem especial interesse, já que é
altamente nutritiva. Ela contém apreciáveis quantidades de vitaminas do complexo B (B1, B2,
B6 e B12) e também importantes minerais (Górnicki e Kaleta, 2007). Este vegetal se destaca
2
INTRODUÇÃO
principalmente no teor de β-caroteno chegando a ser citado por alguns autores, entre eles Bao
e Chang (1994) e Bureau e Bushway (1986), como o alimento da dieta humana com maior
teor deste nutriente.
Na cenoura desidratada a conservação do teor de β-caroteno é importante para
preservação da sua aparência e também do seu valor nutricional (Prakash et al., 2004).
Por
ser um fator determinante no valor nutricional de cenouras, a conservação do β-caroteno tem
sido escolhida como índice primário de qualidade. Já a reidratação pode ser considerada como
índice secundário, uma vez que este fator é um dos principais índices sensoriais (Pan et al.,
1999).
Diante deste cenário, torna-se interessante a busca por métodos alternativos
para a secagem de cenouras. A utilização de microondas associada ou não à convecção
forçada ou ao vácuo apresenta crescimento na indústria de alimentos. As suas principais
vantagens baseiam-se no rápido aquecimento do material e na absorção de energia
diretamente pela umidade presente no mesmo. Este fato tende a evitar o super aquecimento,
além de diminuir os danos estruturais e nutricionais causados por altas temperaturas. Porém,
caso a secagem em microondas seja feita de maneira inadequada, o produto final obtido terá a
sua qualidade comprometida. A produção de cenoura seca em microondas, de forma a manter
o máximo de similaridade com aquela “in natura”, depende então da compreensão deste
processo de secagem e da relação entre condições de processamento e a qualidade do produto
final.
Alguns trabalhos encontrados na literatura, a respeito da secagem de cenoura,
relacionam as características da cinética de secagem, propriedades estruturais e características
de reidratação do material a diversos métodos de secagem, desde a secagem ao sol, que é a
mais primária, até a liofilização. Entre estes trabalhos o de Krokida e Maroulis (1997)
acompanhou a evolução das propriedades estruturais de cenoura seca por convecção forçada,
estufa a vácuo, microondas, liofilização e desidratação osmótica. Os mesmos autores, em
1999, compararam as propriedades estruturais da cenoura para secagem em microondas e
microondas a vácuo.
Lin et al. (1998) fizeram uma comparação entre as propriedades
nutricionais e estruturais de cenouras secas em microondas a vácuo, ao sol e liofilizadas. Cui
et al. (2004) estudaram a cinética de secagem de cenouras em microondas a vácuo e Prakash
et al. (2004), além da cinética de secagem, compararam a retenção de β-caroteno e reidratação
para cenoura seca em leito fluidizado, microondas e ao sol. Wang e Xi (2005) investigaram o
efeito da espessura da amostra e potência utilizada no secador na cinética de secagem e de
reidratação de cenouras.
INTRODUÇÃO
3
No entanto, observa-se uma carência de uma comparação entre os aspectos da
cinética de secagem, propriedades físicas e qualidade nutricional, para a secagem de cenoura
em microondas e em microondas associada ao vácuo.
Desta forma, o objetivo deste trabalho é a análise da secagem de cenoura em
microondas e em microondas a vácuo. Para tanto, ele é composto de estudos experimentais da
cinética de secagem e da influência que certas condições de operação do processo, como a
forma de corte da amostra e da potência aplicada, afetam o mesmo. Estudos do efeito da
associação de vácuo a microondas na cinética de secagem também são objetos de
investigação. E de que forma as propriedades estruturais da cenoura (densidade real,
densidade aparente e porosidade) se relacionam com o teor de umidade e o modo de secagem
utilizado. Finalmente, as características finais do material em relação às propriedades de
reidratação e retenção de β-caroteno e sua relação com o método e condições de secagem,
também foram avaliadas neste trabalho.
4
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.
Revisão bibliográfica
Este capítulo apresenta uma revisão bibliográfica sobre os principais tópicos
relacionados ao desenvolvimento desse trabalho. Nesta revisão são abordados: a cenoura, em
seus aspectos gerais e nutricionais; a secagem, em seus fundamentos e métodos mais
utilizados para o processamento de vegetais; caracterização física comum aos processos de
secagem e, por fim, a característica de reidratação de vegetais, um importante parâmetro de
qualidade para produtos secos.
2.1
Cenoura
2.1.1 Aspectos gerais
A cenoura, vegetal do grupo das raízes tuberosas, é botanicamente classificada
como Daucus carota L., da família Apliaceae e originária da Europa e da Ásia (EMBRAPA,
2009). A produção brasileira de cenouras no ano de 2008 foi de aproximadamente 784 mil
toneladas, sendo Minas Gerais, Bahia, Paraná e São Paulo os principais estados produtores
(EMBRAPA, 2009).
A Figura 2.1 apresenta os principais elementos morfológicos da cenoura. A
principal diferenciação está entre o córtex e o coração, o que torna a parte comestível da
cenoura, e conseqüentemente a parte industrialmente processada, um material heterogêneo.
Figura 2.1: Elementos morfológicos que compõe a cenoura.
No grupo das hortaliças, a cenoura é classificada como legume, pois sua parte
utilizada para a alimentação é a raiz (Murayama, 1972). As cenouras são ainda classificadas
em diferentes variedades de acordo com a forma, coloração e comprimento. De um modo
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
5
geral, enquadram-se no grupo de alimentos semiperecíveis, uma vez que mesmo tendo
apreciável conteúdo de líquido, apresentam estabilidade a alterações, por causa da estreita
ligação da água nela contida com a sua matriz sólida. No entanto, limitações de durabilidade
estão relacionadas a cuidados de manuseio e armazenamento (Evangelista, 1992). Quando “in
natura”, a cenoura deve ser armazenada à temperatura de 0°C e à umidade relativa do ar de 90
a 95%. Murcha com baixa umidade, mesmo à temperatura recomendada (Murayama, 1972).
Além disso, quando não armazenada corretamente está sujeita a várias formas de
apodrecimento (Alternaria rancidina), com cores negra, cinzenta e amolecimento e, às vezes
apresenta desprendimento de líquido (Evangelista, 1992).
O transporte de cenouras deve ser feito observando, além da temperatura
adequada, a profundidade dos recipientes, pois ela se deteriora facilmente pela pressão
exercida pelas camadas superiores sobre as inferiores (Evangelista, 1992).
A cenoura apresenta grande consumo “in natura”, principalmente pelo seu alto
valor nutritivo e relativa disponibilidade. No entanto, ultimamente, com a mudança no estilo
de vida das pessoas é grande a procura por alimentos práticos, previamente modificados
industrialmente, mas que possuam qualidade nutritiva.
Devido a isto, aumenta a utilização da cenoura como matéria-prima na
indústria de alimentos para a obtenção de uma vasta quantidade de produtos como, por
exemplo, alimentos infantis, pães e biscoitos, “snacks”, sopas, patês e sucos e também na
indústria cosmética. O acréscimo deste vegetal na formulação de alimentos agrega valor
nutricional aos mesmos, além de torná-los mais atrativos visualmente pela sua coloração. Na
formulação de cosméticos, a cenoura atribui aos produtos propriedades funcionais. A cenoura
é também utilizada em cápsulas e suplementos vitamínicos.
Entretanto, para serem utilizadas industrialmente, geralmente as cenouras
devem ser previamente tratadas e a secagem é um dos processos mais utilizados
(Hiranvarachat et al., 2008).
2.1.2 Aspectos nutricionais
A cenoura destaca-se na dieta humana pelo seu alto valor nutricional. Ela é rica
em vitaminas, tais como as do complexo B (B1, B2, B6 e B12), e também em alguns minerais
como fósforo, cloro, potássio, cálcio e sódio que são ingredientes reguladores de processos
6
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
vitais no organismo humano (Evangelista, 1992; Prakash et al., 2004). A Tabela 2.1 relaciona
a composição nutricional da cenoura crua.
Tabela 2.1: Composição de 100g de cenoura crua.
Componente
Quantidade
Calorias
42
Gorduras
0,19
Carboidratos
10,14
Fibras
1,1
Proteínas
1,2
Sódio
50
Potássio
300
Cálcio
39
Fósforo
37
Ferro
1,2
Cobre
0,14
Zinco
0,3
Magnésio
15
Iodo
0,009
Manganês
0,6
Tiamina (vitamina B1)
0,06
Riboflavina (vitamina B2)
0,06
Carotenóides ativos
2 a 10
Ácido ascórbico (vitamina C)
9
Vitamina E
0,46
Unidade
kcal
g
g
g
mg
mg
mg
mg
mg
mg
mg
mg
mg
mg
mg
mg
mg
mg
mg
mg
Fonte: Riambau (1998) e Embrapa (2008).
Além de sua composição abranger uma vasta quantidade de importantes
nutrientes é interessante ressaltar a presença de carotenos na cenoura. Estes carotenos são o α,
β, γ, ζ-caroteno, licopeno e β-zeacaroteno. Alguns trabalhos como os de Bureau e Bushway
(1986) e Bao e Chang (1994) relatam ser a cenoura o alimento com maior teor de β-caroteno.
A Tabela 2.2 apresenta a concentração média de α e β-carotenos em diferentes vegetais.
Tabela 2.2: Concentração média de α e β-carotenos em diferentes vegetais.
β-caroteno
α-caroteno
Vegetais
(µg/100g)
(µg/100g)
Brócolis
4
Cenoura
7.900
3.700
Aspargo
449
9
Alface
1.900
1
Tomate
520
Abóbora
3.100
3.800
Fonte: Mahan e Escott-Stump (1996).
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
7
Dentre os carotenos, o β-caroteno é de especial interesse por possuir maior
atividade vitamínica A, ou seja, maior capacidade de ser convertido em vitamina A.
Bauernfeind (1972) considerou o β-caroteno como tendo 100% de atividade vitamínica A e
relacionou a sua atividade vitamínica à atividade vitamínica dos outros carotenos. Para ele o
α-caroteno é o que possui a segunda maior atividade vitamínica e esta representa apenas em
torno de 50% da atividade vitamínica do β-caroteno. Outra importante função dos carotenos
que tem sido recentemente discutida é a ação protetora contra o câncer e doenças
cardiovasculares, devido à ação antioxidante. Entretanto, ainda existem controvérsias sobre
este assunto.
Além do valor nutricional e possível ação preventiva a algumas doenças, os
carotenos são corantes naturais responsáveis pelas cores amarelo, laranja e vermelho. Estes
compostos são sensíveis à luz, à temperatura e à acidez em decorrência da presença de
insaturações em sua molécula e são insolúveis em água e solúveis em acetona, álcool e
clorofórmio (Ambrosio et al., 2006).
Ao longo dos anos, estudos foram feitos para avaliar o efeito do processamento
de cenouras no teor de β-caroteno. Lin et al. (1998) concluíram que a etapa de branqueamento
não interfere na concentração deste componente e que, quando uma comparação é feita entre
secagem em ar quente, microondas e liofilização, a secagem por ar quente ocasiona maior
degradação de β-caroteno e a liofilização não causa efeito significativo na sua concentração.
A secagem intermitente de cenouras em leito vibro-fluidizado, ou seja,
secagem até o ponto crítico de umidade seguida de um período de temperamento a
temperatura ambiente, para posterior continuidade do processo, foi realizada por Pan et al.
(1999). Eles observaram que este tipo de secagem reduziu a degradação de β-caroteno,
quando comparada à secagem contínua. Já Prakash et al. (2004) compararam a degradação do
β-caroteno em cenouras para a secagem ao sol, em leito fluidizado e em microondas. Eles
observaram grande perda de nutriente durante a secagem de cenouras ao sol, o que pode ser
atribuído ao longo tempo de secagem e exposição à luz, induzindo a oxidação desse nutriente.
Para Hiranvarachat et al. (2008), a quantidade de β-caroteno na secagem por convecção
forçada pouco depende da temperatura utilizada e diminui continuamente com a quantidade
de umidade.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.2
8
Secagem
2.2.1 Secagem de hortaliças
A retirada de água da matriz sólida é uma parte integrante do processamento de
uma grande variedade de alimentos. Dentre os principais objetivos dessa desidratação estão o
prolongamento da vida de prateleira, a diminuição de custos de manuseio e preparo para
processamentos futuros. O prolongamento da vida de prateleira deve-se à diminuição da
atividade de água, o que resulta em menor susceptibilidade a ação de microorganismos e
inibição da deterioração química, uma vez que várias enzimas que causam mudanças
químicas indesejáveis em alimentos são inativadas diante da escassez de água.
A diminuição dos custos de manuseio deve-se ao fato de que, após a secagem,
os alimentos terão menor volume e menor peso o que acarreta maior facilidade de transporte e
armazenamento e dispensa da necessidade de armazená-los sob refrigeração.
Contudo, a secagem de alimentos não apresenta apenas vantagens. Durante o
processo podem ocorrer mudanças na cor, textura e valor nutricional dos alimentos. Segundo
Hiranvarachat et al. (2008), a secagem por ar quente é a mais utilizada na indústria de
alimentos, embora este método acarrete considerável degradação da qualidade nutricional dos
produtos. Esta constatação é um contraponto, levando-se em consideração que a exigência dos
consumidores por produtos que apresentam características próximas às suas características
originais é crescente.
Portanto, a fim de aumentar a qualidade dos alimentos desidratados, é
importante o estudo e desenvolvimento de processos que aperfeiçoem a qualidade de vegetais
e frutas secas.
2.2.2 Processo de secagem
A secagem pode ser definida como o processo de remoção de substâncias
voláteis (umidade) através do uso de energia térmica, para se obter um produto sólido (Keey,
1975).
Quando um sólido úmido é submetido ao processo de secagem, geralmente
ocorrem simultaneamente fenômenos de transferência de calor e de massa, que podem ser
divididos em dois mecanismos (Mujumdar e Menon, 1995). O primeiro é a transferência de
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
9
calor do ambiente para o sólido, causando evaporação da umidade superficial, enquanto o
segundo é a migração da umidade do interior do sólido para a superfície e sua posterior
evaporação devido ao primeiro mecanismo.
A transferência de calor do meio externo para o material a ser seco pode
ocorrer por condução, convecção ou radiação e em alguns casos por uma combinação desses
três modos. Na maioria das vezes é feita primeiramente para a superfície do material e daí por
condução até o seu interior. Mas quando ocorre uso da energia de microondas, por exemplo,
ocorre a geração de calor no interior do material e este é transferido para a superfície externa
(Mujumdar e Menon, 1995).
O fenômeno de transferência de umidade no interior do material pode ocorrer
por diferentes mecanismos de transporte de vapor de água e de transporte de água líquida.
De acordo com Keey (1975), em materiais porosos ocorre, no início da
secagem quando os poros ainda estão cheios, a difusão de água líquida devido ao gradiente de
concentração. Com o avanço da secagem, bolsas de ar ocupam o lugar da umidade retirada e
tem início o escoamento de água líquida ao longo das paredes dos capilares, chamado de
escoamento capilar, e a migração por evaporação/condensação. Por fim, quando os poros
estão vazios ocorre difusão de vapor.
•
Cinética de secagem
A cinética de secagem é a relação entre o teor de umidade do material e o
tempo. Ela é freqüentemente utilizada para descrever os mecanismos macro e microscópicos
de transferência de calor e massa envolvidos no processo de secagem.
Segundo a teoria clássica da secagem, a curva de cinética de secagem de um
material pode ser dividida em dois períodos diferentes denominados de período de taxa de
secagem constante e período de taxa de secagem decrescente, sendo que o período de taxa
decrescente pode ainda ser subdivido em dois ou mais períodos distintos.
No período de taxa constante, a temperatura do material permanece à
temperatura de bulbo úmido e à pressão parcial de vapor da umidade. Na superfície do
material, esta é igual à pressão de saturação do gás secante. Acontece então a vaporização a
partir da superfície. Sendo assim, a taxa de secagem é controlada pela difusão do vapor de
água através do filme de ar que envolve o material. Ao final do período de taxa constante, a
umidade necessita ser transportada do interior da matriz sólida para a superfície por forças
capilares. O término deste período é alcançado quando a migração interna de água não
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
10
conseguir mais suprir a taxa de evaporação da água livre da superfície, sendo o valor de
umidade neste ponto denominado de umidade crítica. O valor da umidade crítica é
característico de cada material e de fatores que determinam o comportamento da transferência
de umidade como: a forma e área superficial da amostra, temperatura, velocidade e umidade
relativa do ar de secagem.
Caso ocorra o avanço da secagem a partir desse ponto, inicia-se o período de
taxa de secagem decrescente. Nele, a taxa de secagem passa a ser controlada pela velocidade
em que a umidade movimenta-se através do sólido por gradiente de concentração. A
transferência de energia agora será do ar para a superfície e desta superfície, por condução, ao
interior do material. Como a condutividade térmica do material seco é relativamente baixa, a
taxa de secagem é crescentemente influenciada pela taxa de condução de calor. Entretanto,
para produtos com alta densidade e pequeno volume de vazios, a resistência à difusão interna
exerce maior influência na taxa de secagem do que a taxa de condução de calor. A taxa de
secagem diminui cada vez mais rápido até que a umidade de equilíbrio seja atingida
(Mujumdar, 2006).
A maioria dos alimentos apresenta curvas de secagem com o período de taxa
constante muito curto ou até mesmo inexistente. Neste caso, o movimento de umidade é lento
e ocorre, provavelmente, pela difusão de líquido através da estrutura do sólido, terminando
em valores elevados do teor crítico de umidade.
No processo de secagem de cenoura, a difusão é geralmente aceita como o
principal mecanismo de transporte de umidade para a superfície de evaporação (Doymaz,
2004 e Prakash et al., 2004). Esta hipótese pode ser comprovada pelos resultados obtidos por
diversos autores para a secagem de cenoura em diferentes secadores. Kopany et al. (1993)
encontraram pouca dependência entre a taxa de secagem e a pressão aplicada, na secagem de
cenouras a vácuo. Pinedo (2003) também estudou a secagem de cenouras a vácuo e segundo
ele, para este modo, a secagem de cenoura ocorre principalmente no período de taxa
decrescente. Predominância do período de taxa de secagem decrescente também foi
encontrada para a secagem de cenoura em forno microondas associado à convecção forçada
por Prabhanjan et al. (1995), secagem de cenoura ao sol, em microondas e leito fluidizado por
Prakash et al. (2004) e em microondas por Wang e Xi (2005).
Em estudos da secagem de cenoura em leito fixo, fluidizado e vibro-fluidizado,
Sato (2004) observou que a velocidade do ar, para a secagem em leito fixo, e a vibração, para
a secagem em leito vibro-fluidizado, exerceram pouca ou nenhuma influência sobre taxa de
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
11
secagem deste vegetal. Estes resultados evidenciam que mecanismos internos controlam a
transferência de massa entre a cenoura e o meio externo.
Este comportamento da cenoura durante a secagem pode ser explicado pelo
fato de que, mesmo contendo apreciável quantidade de água, a água presente neste vegetal
tem estreita ligação com a polpa do alimento (Evangelista, 1992).
2.2.3 Secagem em microondas
Quando o aquecimento é feito por ondas eletromagnéticas, os termos
microondas e aquecimento dielétrico se confundem. O termo aquecimento dielétrico é
aplicado para a utilização de ondas eletromagnéticas de todas as freqüências e comprimentos.
No entanto, o aquecimento é classificado como sendo por microondas quando são utilizadas
ondas eletromagnéticas com freqüência entre 300 MHz e 300 GHz e comprimento de onda na
faixa de 10-3 a 100 m. Já o aquecimento é dito dielétrico quando são utilizadas ondas
eletromagnéticas com freqüência entre 1 e 100 MHz e comprimento de até vários metros
(Schiffmann, 1995).
Na secagem por microondas, o principal mecanismo de aquecimento envolvido
é a rotação das moléculas polares, também chamado de aquecimento por rotação dipolar.
Neste processo, a orientação randômica de moléculas polares é desfeita com a incidência do
campo elétrico. Quando este campo elétrico diminui, as moléculas retomam a orientação
original. Mas logo são perturbadas novamente em sentido contrário ao anterior com a
incidência do campo elétrico de polaridade inversa. Esta alternância da polaridade do campo
elétrico leva ao alinhamento e desalinhamento de dipolos milhões de vezes por segundo. Com
isso, a energia do campo elétrico é convertida em energia potencial e posteriormente em
energia térmica no material.
A interação entre as ondas eletromagnéticas e os materiais depende das
propriedades dielétricas dos mesmos e estas por sua vez dependem da potência do campo
aplicado, da composição e da estrutura do material (Pereira, 2007). Dentre os vários fatores
que determinam as propriedades dielétricas dos materiais destaca-se a constante dielétrica
(ε’). Ela determina a capacidade do material de armazenar energia elétrica por unidade de
volume. Para alimentos, a quantidade de água é fator determinante no valor da constante
dielétrica, uma vez que a água tem alta constante dielétrica, aproximadamente 78 à
temperatura ambiente, enquanto que este valor em outros materiais está em torno de 2
12
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
(Schiffmann, 1995). A densidade do material, sua porosidade e volume dos poros também
têm influência negativa na sua constante dielétrica, uma vez que o ar tem constante dielétrica
igual a 1, sendo transparente às ondas eletromagnéticas.
Outra característica que também se associa a interação entre ondas
eletromagnéticas e o material é a profundidade de penetração da onda (δp). Ela é definida
como a distância em que a disponibilidade de microondas é diminuída a 37% da potência
aplicada (Souraki et al., 2009). A profundidade de penetração se relaciona com as
propriedades dielétricas do material e com o comprimento de onda no vácuo (λ0) pela
seguinte equação:
−1
2
λ 2  
 ε '  
δp = 0
ε ' 1 +   − 1 
2π  
 ε "   
(2.1)
onde:
λ0 - comprimento de onda no vácuo;
ε’ - constante dielétrica relativa;
ε” - é o fator de perdas relativo.
Segundo Souraki et al. (2009) este efeito de redução de potência pode ser
considerado desprezível caso a espessura ou raio da amostra seja muito menor que a
profundidade de penetração de onda. Estes autores utilizando a equação 2.1 estimaram o valor
desta profundidade de penetração, com freqüência igual a 2450 MHz, para cenoura com
diferentes teores de umidade e em diferentes temperaturas. O valor mais alto encontrado foi
de 16,35 mm, para umidade igual a 90% (b.u.) e 20°C de temperatura. O valor mais baixo foi
de 14,11 mm para umidade de 10% (b.u.) e temperatura igual a 80°C.
Devido ao seu mecanismo peculiar de aquecimento, a secagem em microondas
é consideravelmente diferente da secagem por meios convencionais. Na secagem
convencional, o transporte de umidade através do material é controlado pela velocidade de
difusão da água até a superfície, impulsionada pelo gradiente de concentração entre o interior
úmido e a superfície seca. E, a diferença de temperatura entre a superfície aquecida e o
interior frio é o que impulsiona a transferência de energia entre a superfície e o interior do
material. Este mecanismo, geralmente, implica em um processo lento de transferência de calor
e massa e requer altas temperaturas externas.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
13
Através da geração de calor interno, com a utilização de microondas, a
transferência de massa ocorre devido à diferença de pressão estabelecida como conseqüência
da rápida geração de vapor no interior do material. A maior parte da umidade é evaporada
antes de deixar o material. Existe então uma espécie de bombeamento que força o líquido para
a superfície na forma de vapor. Isto leva a uma secagem rápida sem que seja necessário
superaquecimento da atmosfera e diminui o risco de superaquecimento do material.
Mujumdar e Menon (1995) listaram uma série de vantagens do uso da energia
de microondas em processos de aquecimento e de secagem. Entre elas estão o aquecimento
uniforme do material, a eficiência na conversão de energia e o aumento na qualidade do
produto final, pois o superaquecimento e endurecimento da superfície podem ser evitados.
Conjuntamente a essas características têm-se o menor tempo e espaço requerido e controle
mais rápido e fácil do processo. Contudo, Wang e Xi (2005) ressaltaram que a secagem de
alimentos em microondas pode ocasionar produtos de baixa qualidade quando feito de
maneira inadequada.
Alguns estudos a respeito do aquecimento através de microondas relatam que a
distribuição do aquecimento por microondas está relacionada com a geometria do material.
Formas cilíndricas e esféricas, quando submetidas à ação de microondas, apresentam maior
densidade volumétrica de potência absorvida, o que gera aquecimento maior no centro e na
superfície, ao passo que para a forma de cubo a energia se concentra nos cantos e o centro
representa um ponto frio (Yang e Gunasekaran, 2004; Ryynänen et al., 2004; Campañone e
Zaritzky, 2005).
A secagem em microondas tem ocorrido em associação com outras formas
como, por exemplo, o vácuo ou a convecção forçada. Fumagali (2003) realizou experimentos
comparativos para secagem de peras somente por microondas, somente por convecção e com
os dois métodos associados e, encontrou que o modo combinado apresentou maiores taxas de
secagem. Durante a secagem de cenouras, Prabhanjan et al. (1995) concluíram que a
associação da convecção forçada a microondas acelerou ainda mais o processo, mas que em
altas potências a temperatura do ar não exerce influência no tempo de secagem.
Para Lin et al. (1998), a secagem em microondas a vácuo combina a rápida
transferência de energia das ondas eletromagnéticas às vantagens da transferência de massa
sob vácuo, como a baixa temperatura e rapidez. Estes autores compararam a secagem de
cenouras em microondas a vácuo com a secagem ao sol e a liofilização e concluíram que em
alguns aspectos como sabor e textura a secagem em microondas a vácuo foi melhor do que a
liofilização.
14
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.2.4 Modelos da cinética de secagem
Um modelo matemático que descreve a cinética de secagem é normalmente
baseado nos mecanismos físicos de transferência de calor e massa no interior do material, nas
condições externas de transferência de calor para o material, que controlam a resistência ao
processo, e, também, nas considerações estruturais e termodinâmicas.
A modelagem do processo de secagem complica-se pelo fato de que mais de
um mecanismo é responsável pela taxa total de transferência de massa e as contribuições dos
diferentes mecanismos, geralmente, não são constantes durante todo o processo de secagem
(Cui et al., 2004). Alguns pesquisadores preferem tratar o problema utilizando equações semiempíricas, geralmente derivadas do modelo difusivo, ou que possuam analogia com outros
fenômenos (Barrozo, 1995).
Um importante modelo utilizado para a descrição da cinética de secagem em
alimentos é o modelo exponencial proposto por Lewis (1921). Este modelo é uma analogia a
lei de Newton do resfriamento e estabelece uma proporcionalidade entre a taxa de secagem e
o teor de água disponível para a secagem no material. Ele é representado pela equação
dX
= − k ( X − X eq )
dt
(2.2)
onde:
k – constante de secagem;
X – umidade média do material no tempo t;
Xeq – umidade média do material no equilíbrio.
Integrando a equação 2.2 tem-se a equação
 X − X eq

X −X
eq
 0

 =exp (− kt )


(2.3)
onde X0 é a umidade média inicial do material.
Segundo Prakash et al. (2004) a equação proposta por Lewis representou bem a
secagem de cenoura em leito fluidizado e em microondas, mas não foi obtido sucesso para a
descrição da secagem de cenoura ao sol.
15
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Duas importantes modificações da forma integrada do modelo de Lewis que
apresentam a incorporação de parâmetros para melhor ajuste experimental são representadas
pelas equações
 X − X eq

X −X
eq
 0

 = a exp (−kt )


(2.4)
 X − X eq

X −X
eq
 0

 = exp (−kt n )


(2.5)
onde a e n são parâmetros dos modelos a serem determinados.
A equação 2.4, proposta por Brooker et al. (1974), é similar a solução do
modelo difusivo de Fick para tempos de secagem longos, quando apenas o primeiro termo da
solução da série é significativo. Esta correlação já foi utilizada por alguns pesquisadores para
a determinação da difusividade efetiva a partir da constante de secagem para vegetais como
nos trabalhos de Vaccareza et at. (1974), para a raiz de beterraba açucareira, Yusheng e
Poulsen (1988), para batata e Mazza e Lemaguer (1980) para cebola.
A equação 2.5 foi proposta por Page (1949 apud Barrozo, 1995) para que este
descrevesse melhor a secagem de milho. Ela é freqüentemente utilizada nos estudos de
secagem de produtos agrícolas por apresentar excelentes resultados.
Segundo Pereira (2007) a equação proposta por Page (1949) tem apresentado
bons ajustes para os dados experimentais de secagem de alimentos em microondas.
O Quadro 2.3 apresenta algumas das equações semi-empíricas de secagem
mais utilizadas para produtos vegetais.
O modelo de Page Modificado, assim como o modelo de Page, é oriundo da
equação de Lewis e foi proposto por Overhults et al. (1973). O modelo de duas exponenciais
já foi utilizado por alguns autores para descrever a cinética de secagem de produtos
alimentícios principalmente no final da secagem. Entre eles estão Dandamrongrak et al.
(2002) e Lahsasni et al. (2004). Nesta equação k1 e k2 são constantes de secagem e X1 e X2
teores de umidade média do material associados a cada uma delas.
16
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Quadro 2.1: Equações semi-empíricas de secagem.
Modelo
Equação
Page Modificado
Duas exponenciais
Logarítmica
2.3
 X − X eq

X0 −X
eq


 = exp (−(kt ) n )


(2.6)
X = X 1 exp (−k1t ) + X 2 exp(−k 2 t )
(2.7)
 X − X eq 

 = a exp (−kt ) + d
 X0 − X 
eq 

(2.8)
Caracterização física
2.3.1 Isotermas de sorção
Uma isoterma de sorção é a curva que mostra a umidade de equilíbrio presente
no material em função da umidade relativa do ar, quando a temperatura permanece constante
(Fortes e Okos, 1980). A obtenção experimental de isotermas de sorção é uma forma de
determinar a umidade de equilíbrio dos materiais em condições específicas e as suas
características higroscópicas. A atividade de água (aw) ou fração de saturação é mais usada em
lugar da umidade relativa, sendo definida pela seguinte equação:
aw =
Pw
Pw0
(2.9)
onde:
Pw - a pressão parcial de vapor e
P0w - pressão de saturação a temperatura utilizada.
A umidade de equilíbrio de um material é atingida quando a pressão de vapor
da água presente no mesmo é igual à pressão parcial de vapor no ambiente (Mujumdar e
Menon, 1995) e corresponde ao líquido capilar, ou seja, a água que fica retida nos interstícios
de um material poroso. Esta umidade será a mínima possível de ser atingida, teoricamente,
quando submetido a condições específicas. O conhecimento desta característica do material é
17
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
de fundamental importância, uma vez que informa até que ponto é possível desidratá-lo e em
quais condições deve ser armazenado depois de seco.
As isotermas de sorção podem ser de adsorção ou de dessorção. Na primeira, o
material completamente seco é submetido a atmosferas com crescente atividade de água de
modo que absorva umidade. Na segunda, é utilizado material úmido e atmosferas com
atividade de água decrescentes de modo que haja perda de umidade. Em ambas, a massa do
material é acompanhada até que fique constante, o que indica a condição de equilíbrio.
A umidade de equilíbrio de um material pode variar se o mesmo está sendo
umedecido (adsorção) ou desidratado (dessorção). Uma pequena diferença é encontrada em
quase todos os materiais higroscópicos (Mujumdar e Menon, 1995). Esta diferença ou
deslocamento existente entre as curvas de dessorção e adsorção é chamada de histerese
(Fortes e Okos, 1980). Algumas teorias explicam o fenômeno de histerese, mas não foi
encontrada uma explicação definitiva para tal fenômeno. A Figura 2.2 representa este
Teor de umidade, g/g
fenômeno.
Dessorção
Adsorção
Atividade de água, aw
Figura 2.2: Representação esquemática do fenômeno de histerese na sorção de
umidade. Adaptado de Kaminski e Kudra (2000).
Uma hipótese sugere que os fenômenos de condensação e evaporação nos
interstícios da matriz sólida não sejam reversíveis. Durante o processo de dessorção os
capilares estão cheios e suas paredes completamente úmidas. Por outro lado, durante a
adsorção, à medida que o material se torna úmido, as paredes dos capilares são cobertas por
uma camada de vapor liquefeito. Mas um menisco não é formado até que as camadas
adsorvidas estejam próximas o suficiente para se tocarem e bloquearem os poros na sua seção
mais estreita. Então, para uma mesma umidade relativa, a umidade de equilíbrio durante a
dessorção será maior do que durante a adsorção (Keey, 1992).
18
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Além de implicações teóricas a respeito da irreversibilidade do processo de
sorção e da validade das funções termodinâmicas para este sistema, a histerese também tem
implicações práticas. Entre elas estão os efeitos da histerese na deterioração química e
microbiológica de alimentos e produtos biológicos durante o processamento térmico e
armazenamento (Kaminski e Kudra, 2000).
As isotermas são geralmente divididas em três regiões. A primeira é aquela
para aw abaixo de 0,2. Nesta região a curva é côncava para aw e a água adsorvida representa a
primeira camada de vapor de água na superfície do material. As moléculas de água são
adsorvidas pelas moléculas polares e com o aumento da umidade serão adsorvidas por
moléculas maiores como proteínas e polissacarídeos. Mas ainda não é iniciado o processo de
dissolução e a água não está disponível para reações. A segunda região está situada entre aw
igual a 0,2 e pouco maior que 0,7. Ela é caracterizada pela adsorção polimolecular. Nesta
região, a curva tem desenho crescente o que é atribuído à condensação, estando a água
disponível para reações químicas e bioquímicas. Na terceira região, quando os valores de aw
são mais altos, a água se deposita em sucessivas camadas e preenche os poros da estrutura do
material.
Materiais biológicos geralmente apresentam curvas de isoterma com forma
sigmóide. Mas existem variações entre isotermas de materiais com propriedades
higroscópicas distintas. A Figura 2.3 evidencia esta diferença. Nela estão esquematizadas as
isotermas de Agar, que é um material altamente higroscópico, e de celulose micro cristalina
Teor de umidade, g/g
que é insolúvel e tem capacidade de absorção de água relativamente pequena.
Agar - dessorção
Agar - absorção
Celulose - dessorção
Celulose - adsorção
Atividade de água, aw
Figura 2.3: Isotermas de adsorção e dessorção para celulose micro-cristalina e
Agar a 25 °C. Adaptado de Kaminski e Kudra (2000).
19
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
As isotermas de sorção também sofrem influência da temperatura. As forças de
ligação diminuem com o aumento da temperatura (Mujumdar e Menon, 1995), o que aumenta
a mobilidade das moléculas de água. Isto é, para uma mesma aw, caso haja aumento da
temperatura, a quantidade de água adsorvida será menor (Kaminski e Kudra, 2000). Exceção
existe para açúcares e moléculas de pequeno peso molecular que se tornam mais
higroscópicas em maiores temperaturas devido ao aumento de sua solubilidade em água
(Kaminski e Kudra, 2000).
Diversas equações já foram propostas para estimar a umidade de equilíbrio de
materiais biológicos. Entre elas destaca-se o modelo de Brunauer, Emmet e Teller (BET), que
se limita a faixa de aw de 0,3 a 0,5, sendo descrito pela seguinte equação:
Ca w
X
=
X m (1 − a w )(1 − a w + Ca w )
(2.10)
onde:
Xm – teor de umidade corresponde à monocamada de água (kg/kg)
C – constante a ser determinada.
O modelo de BET foi modificado sendo obtido o modelo de GuggenheimAnderson-Boer (GAB), que pode ser bem aplicado para qualquer aw abaixo de 0,9. Este
modelo é descrito segundo a equação
Ck GAB a w
X
=
X m (1 − ka w )(1 − ka w + Cka w )
(2.11)
onde:
kGAB – constante a ser determinada.
O Quadro 2.2 apresenta mais duas das principais equações de isotermas
utilizadas para materiais biológicos.
20
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Quadro 2.2: Equações para umidade de equilíbrio de materiais biológicos.
Modelo
Equação
Oswim (1946)
 aw
X = M 
 1 − aW



N
(2.12)
1
Hasley modificada
 − exp( aT S + c  b
X =

ln( a w )


(2.13)
Na literatura, poucos dados foram encontrados a respeito das isotermas de
dessorção de cenouras. Costa et al. (2003) determinaram a isoterma de adsorção para pó de
cenoura a 25°C e verificaram que este material apresenta alta higroscopicidade e que os dados
experimentais tiveram bom ajuste ao modelo de GAB. Já Singh et al. (2006) estudaram a
influência da desidratação osmótica nas isotermas de adsorção da cenoura nas temperaturas de
10°C, 25°C, 40°C e 50°C. Segundo eles o modelo modificado de Hasley é mais adequado
para descrever o processo de sorção para cenouras tratadas osmoticamente em solução de
açúcar, enquanto que o modelo exponencial modificado deve ser utilizado quando tratamento
osmótico for feito em sais.
2.3.2 Propriedades estruturais
As propriedades estruturais dos alimentos tais como densidade aparente,
densidade real e porosidade são significativamente afetadas pelo método de secagem e
condições utilizadas. O conhecimento dessas propriedades e de como o processo de secagem
as influencia é importante, uma vez que elas são responsáveis pela caracterização e qualidade
do produto obtido. Outro fator relevante é que as características estruturais dos materiais
influenciam as propriedades de transporte de umidade e de energia do mesmo.
O conhecimento do efeito do método de secagem sobre as propriedades
estruturais dos alimentos é necessário para o desenvolvimento de novos produtos com a
qualidade desejada. Através deste conhecimento é possível, por exemplo, controlar a
porosidade e a densidade do produto obtido e desenvolver um processo de secagem flexível
que possa resultar em produtos com propriedades estruturais de acordo com o uso a que se
destinam (Krokida e Maroulis, 2000).
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
•
21
Densidade aparente
De acordo com Zogzas et al. (1994), a densidade aparente (ρap), também
chamada de densidade “bulk”, é definida considerando-se a massa e volume total, incluindo
os espaços vazios, da amostra de acordo com a equação:
ρ ap =
m
Vt
=
ms + mw
V s + V w + Va
(2.14)
onde, m é massa e V é o volume e os subscritos t, s, w e a são relativos ao volume total, à
matriz sólida, à água e ao ar, respectivamente.
Estes mesmos autores observaram a variação da densidade aparente de maçã,
cenoura e batata durante a secagem e verificaram que esta propriedade não foi dependente
nem da temperatura e nem da umidade relativa do ar de secagem, quando estes vegetais são
secos por convecção forçada. Além disso, observaram que para batata e cenoura, à medida
que ocorre redução no teor de umidade, observa-se também o aumento da densidade aparente.
No entanto, para maçã foi observado comportamento inverso.
Lin et al. (1998) relataram que, quando seca em microondas a vácuo, a cenoura
apresenta densidade aparente intermediária entre aquelas submetidas à secagem por
convecção forçada e a liofilização. Sendo a cenoura liofilizada a de menor densidade
aparente. Krokida e Maroulis (1997) observaram as propriedades estruturais para alguns vegetais
durante a secagem em microondas, liofilização, convecção forçada e desidratação osmótica e
concluíram que a densidade aparente é a mais afetada pelo método de secagem. Para eles a
cenoura seca em microondas apresentou densidade aparente menor do que cenoura seca em
estufa a vácuo. Em outro trabalho, Krokida e Maroulis (1999) observaram que a secagem em
microondas a vácuo produziu cenoura com menor densidade aparente do que a secagem em
somente microondas.
•
Densidade real
A densidade real (ρr), também chamada de densidade da partícula, é a razão
entre a massa e o volume da amostra excluindo-se o volume dos poros (Zogzas et al., 1994),
de acordo com a equação
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
ρr =
m
V
=
ms + mw
Vs + Vw
22
(2.15)
Zogzas et al. (1994) relataram o aumento da densidade real de cenoura e batata
para a secagem por convecção forçada. Krokida e Maroulis (1997) também observaram
aumento da densidade da partícula com a redução de umidade para a secagem em convecção
forçada em microondas, desidratação osmótica e liofilização. Segundo Krokida e Maroulis
(1997), a densidade real é um valor intermediário entre a densidade da água e do sólido seco.
•
Porosidade
A porosidade (ε) é a porção de espaços vazios em relação ao volume total do
material. Ela é calculada a partir da densidade aparente e da densidade real, sendo fortemente
afetada pelo teor de umidade, método e condições de secagem (Krokida e Maroulis, 2000).
Segundo Krokida e Maroulis (1997), a escolha do método de secagem é uma forma de se atingir a
porosidade desejada.
A porosidade do material seco estará diretamente relacionada ao encolhimento
sofrido por este material durante o processo de secagem. Além do que, esta propriedade
estrutural influenciará as características de reidratação do produto. A porosidade pode ser
calculada pela seguinte equação:
ε = 1−
ρ ap
ρr
(2.16)
Zogzas et al. (1994) observaram a variação da densidade de maçã, batata e
cenoura com a secagem convectiva e propuseram uma seqüência de equações para a
determinação do coeficiente de encolhimento volumétrico, densidade e porosidade. Em seu
trabalho, Krokida e Maroulis (1997) verificaram que a secagem por convecção forçada resulta em
produto com porosidade mais baixa e a liofilização em produto com maior porosidade. Quando
uma comparação é feita entre a secagem em microondas e microondas a vácuo e a secagem por ar
quente, o material seco pelos dois primeiros modos apresenta maior porosidade (Krokida e
Maroulis, 1999).
23
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
•
Encolhimento
Durante a desidratação, alimentos geralmente apresentam uma importante
redução no volume. A perda de água e o aquecimento, durante a secagem, induzem a um
“stress” na estrutura celular do alimento o que modifica a sua microestrutura e causa
encolhimento.
A estrutura da material seco é fortemente dependente da natureza do material e
também do processo de secagem utilizado (Krokida e Maroulis, 1997). Um processo lento de
secagem leva a um encolhimento mais uniforme, porém mais pronunciado, enquanto que uma
secagem muito rápida pode resultar em um encolhimento menor. Mas rachaduras e fissuras
podem surgir na estrutura do material em decorrência da tensão permanente que preserva as
dimensões do material, sendo estabelecida durante a secagem rápida.
Quando a redução no volume do material durante a secagem é proporcional à
perda de água, o encolhimento é chamado ideal. Por outro lado, se a redução do volume é
menor que o da água retirada, o encolhimento é chamado de não-ideal e o processo de
secagem gera aumento na porosidade do material (Madiouli et al., 2007). O encolhimento
igual ao volume de água removido também pode ser chamado de encolhimento total.
Este encolhimento (S) pode ser avaliado pela razão entre o volume do material
(V) ao longo da secagem e o seu volume antes dela iniciar (V0). Madiouli et al. (2007)
definiram esta razão como sendo o coeficiente de encolhimento dado pela equação:
S=
V
V0
(2.17)
Lozano et al. (1983) analisaram o encolhimento de frutas e, segundo eles, a
redução do volume das frutas sofrida durante a secagem é uma função da umidade perdida
durante o processo. Eles modelaram a mudança no coeficiente de encolhimento como uma
função linear da umidade presente no alimento (X/X0) da seguinte forma:
S=E
X
+B
X0
(2.18)
onde B e E são parâmetros do modelo a serem determinados.
Krokida e Maroulis (1997) estudaram o encolhimento de alguns vegetais,
dentre eles a cenoura, para a secagem em diversos secadores. Para eles o encolhimento foi
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
24
mais intenso para a secagem por ar quente e menos intenso para a secagem em microondas,
seguida da secagem em estufa a vácuo. Nos produtos liofilizados praticamente não foi
detectado encolhimento.
Pinedo (2003) ajustou os dados experimentais da secagem de cenoura e
abóbora ao modelo uniforme proposto por Suzuki et al. (1976). Este modelo considera o
encolhimento ideal, quando a redução do volume é igual ao volume de água removida. Os
dados experimentais se ajustaram bem ao modelo testado. Comportamento linear do volume
em função do teor de umidade, ou seja, encolhimento ideal foi observado por Zogzas et al.
(1994) para a secagem de cenouras por convecção forçada. O mesmo comportamento foi
encontrado para o encolhimento sofrido por cenoura, quando esta foi submetida à secagem em
estufa a vácuo por Kompany et al. (1993) e à secagem por infravermelho por Mihoubi et al.
(2009).
2.4
Reidratação
A reidratação é um processo complexo no qual água é absorvida pelo material
seco com o intuito de restaurar as mesmas características que o material possuía antes da sua
secagem. Neste processo a água é absorvida pelo tecido vegetal, mas, ao mesmo tempo,
observa-se uma saída de componentes solúveis de matéria seca. Krokida e Marinos-Kouris
(2003) dividiram a reidratação em três processos distintos que são a embebição do material
em água, seguida do intumescimento dos materiais hidrofílicos e a lixiviação dos sólidos
solúveis.
As propriedades de reidratação de alimentos desidratados são de crucial
importância (Nijhuis et al., 1998), uma vez que a maioria dos produtos desidratados é
geralmente reidratada durante a sua utilização (Krokida e Marinos-Kouris, 2003).
Teoricamente, a reidratação é o processo inverso ao processo de secagem, mas
na realidade o produto seco não está apto para absorver toda a água que foi retirada no
processo de secagem (Stępień, 2008). Este fenômeno se explica já que o processo de secagem
pode causar danos na estrutura do material como a destruição da estrutura celular e
encolhimento dos capilares que impossibilitam a reidratação completa.
Diante desta informação, as características de reidratação podem ser utilizadas
como uma medida da extensão dos danos causados à estrutura do material, pelos processos de
secagem e pelos tratamentos que os antecederam (Lewicki, 1998).
25
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Vários são os fatores que podem afetar a qualidade dos alimentos desidratados
durante a reidratação. Podem-se citar o período de tempo de imersão, a temperatura da água e
a razão entre a quantidade de água utilizada e a de produto. Pequenas quantidades de água
diminuem a razão de absorção, em conseqüência da menor área superficial de contato, e o
excesso aumenta as perdas de nutrientes solúveis. Elevadas temperaturas da água aumentam a
razão de absorção, reduzindo o tempo total necessário para ela ocorrer (Meloni, 2003).
Apesar disso os experimentos de reidratação não são padronizados. Assim
como os resultados desses experimentos são expressos de diferentes maneiras. Segundo
Lewicki (1998) é interessante que a forma de expressar os resultados da reidratação seja
padronizada. Para isso, propôs que a reidratação fosse expressa por três índices de modo que o
processo fosse completamente caracterizado. Os índices propostos por ele foram a capacidade
de absorção de água (WAC), a capacidade de retenção de matéria seca (DHC) e a capacidade
de reidratação (RA).
O índice WAC informa a capacidade que o material seco tem de absorver água.
Ele é calculado pela razão entre a massa de água absorvida, durante a reidratação, e a massa
de água perdida, durante a secagem, pela equação:
WAC =
m r (100 − s rh ) − m s (100 − s s )
m 0 (100 − s 0 ) − m s (100 − s s )
(2.19)
onde m é a massa da amostra (g), s é o teor de sólidos da amostra (%) e os subscritos 0, s e rh
representam o material antes da secagem, o material seco e o reidratado, respectivamente. O
valor da capacidade de absorção de água varia entre 0 e 1 e quanto maior o dano sofrido pela
estrutura do material durante a secagem, maior será a perda da capacidade de absorver água e
menor será este valor.
O DHC é uma medida da capacidade que o material tem de reter sólidos
solúveis durante a reidratação e, portanto, mostra a extensão dos danos ao tecido e à sua
permeabilidade aos solutos. Este índice é calculado da seguinte maneira:
DHC =
m rh .s rh
m s .s s
(2.20)
Assim como o WAC, o DHC varia entre 0 e 1 e quanto maior o dano causado
ao material menor será o seu valor.
26
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Por fim, a capacidade de reidratação (RA), que é calculada a partir dos dois
índices anteriores, informa sobre a capacidade do material seco reidratar-se e a extensão dos
danos causados pelo processo de secagem e de reidratação no material. O índice RA é dado
pelo produto dos dois índices anteriores:
RA = WAC × DHC
(2.21)
Lin et al. (1998) analisaram a taxa e a razão de reidratação para cenoura seca
por liofilização, em estufa a 70°C e em microondas a vácuo. A cenoura liofilizada apresentou
maior valor de taxa e razão de reidratação. Stępień (2008) comparou a perda relativa de
matéria seca durante a reidratação para cenoura submetida aos mesmos três métodos de
secagem. Ele observou que o método de secagem não interferiu nesta característica.
Prakash et al. (2004) obteve a razão de reidratação para cenoura seca ao sol,
em leito fluidizado, em três temperaturas diferentes, e microondas, a três potências diferentes.
A secagem ao sol produziu cenoura com menor razão de reidratação e a secagem em leito
fluidizado e em microondas resultou em razões de reidratação semelhantes. O aumento da
potência e da temperatura de secagem influenciou positivamente nessa propriedade.
O efeito da temperatura da água utilizada para reidratação nas características
do processo foi estudado Krokida e Marinos-Kouris (2003), para diferentes frutas e vegetais,
dentre eles a cenoura. Segundo eles, a temperatura afeta positivamente a quantidade de água e
a velocidade de reidratação.
Já Wang e Xi (2005) estudaram o efeito da espessura da cenoura seca em
microondas na sua reidratação. Segundo eles, o aumento na espessura da amostra diminui a
razão de reidratação.
A cinética de reidratação tem sido descrita por modelos teóricos e semiempíricos. O Quadro 2.3 apresenta as equações mais freqüentemente utilizadas para a
descrição da reidratação de alimentos.
27
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Quadro 2.3: Equações semi-empíricas para cinética de reidratação.
Equação
Referência
Krokida e Marinos-Kouris
(2.22)
Exponencial RR = RRe − (RRe − 1) exp(− wt )
(2003)
Modelo
Peleg

1 
t
 +
RR =  RRe −
K 2  K1 + K 2t

Weibull
 t
RR = RRe + (1 − RRe ) exp− 
 θ
(2.23)
Peleg (1988)
(2.24)
Machado et. al. (1999)
ψ
Na equação (2.22), modelo exponencial, w é um parâmetro do modelo a ser
determinado. Krokida e Marinos-Kouris (2003) obtiveram bons resultados ao aplicarem este
modelo na descrição do processo de reidratação de vegetais.
Na equação proposta por Peleg (1988), equação (2.23), K1 (h.g de matéria
seca/g de água) é a constante cinética e K2 (g de matéria seca/g de água) é o parâmetro
relacionado à máxima capacidade de reidratação. Para o modelo de Weibull, equação (2.24),
ψ é o parâmetro de forma de Weibull (adimensional) e ϴ é o parâmetro de escala. Este último
modelo foi utilizado por Marabi et al. (2003) para descrever o processo de reidratação de
cenoura.
Diante do exposto, verifica-se a importância de um estudo das características
do processo de secagem de cenoura em microondas. É identificada a necessidade de
relacionar diretamente as condições de secagem com as características físicas e nutricionais
desse vegetal.
A literatura é rica em estudos que relacionam diferentes modos de secagem de
cenouras à secagem em microondas. Porém, não há um estudo que reúna uma comparação
do processo feito em microondas e em microondas a vácuo no tocante a velocidade de
desidratação, às propriedades físicas e nutricionais e às características de reidratação.
É preciso, a partir desta comparação das características do processo de
secagem de cenoura em microondas e em microondas a vácuo, estabelecer os efeitos da
associação do vácuo a secagem por microondas e, além disso, analisar se esta associação
oferece vantagens práticas ao processamento de cenouras.
28
MATERIAIS E MÉTODOS
3.
3.1
Materiais
e métodos
Material
A cenoura (Daucus carota L.) foi escolhida como material de secagem por
apresentar interesse industrial, ser de baixo custo e também ter boa disponibilidade.
A variedade de cenoura utilizada no trabalho foi adquirida no mercado da
cidade de São Carlos-SP, com o cuidado de adquirir o material sempre do mesmo
estabelecimento e, conseqüentemente, do mesmo fornecedor ou horta, tentando reduzir assim
a sua variabilidade.
3.2 Equipamentos
•
Secagem
Para a secagem de cenouras foi utilizado forno de microondas laboratorial da
marca Saírem S.A., modelo 0/600 W EL1098 com 600 W de potência e freqüência de 2450
Hz. O mesmo forno foi adaptado para o modo de secagem microondas a vácuo. A adaptação
foi feita pela inserção de um dessecador de vidro da marca Pirex. Uma bomba de vácuo com
motor de potência 0,33 cv foi conectada ao dessecador como mostra a Figura 3.1.
Figura 3.1: Equipamento adaptado para a secagem em microondas a vácuo.
Além do forno de microondas, experimentos de secagem foram feitos em uma
estufa com convecção forçada e em estufa a vácuo. A estufa com convecção forçada é do
MATERIAIS E MÉTODOS
29
modelo MA 037 da Marconi. A estufa a vácuo é da marca Shel Lab modelo 1410 com
volume da câmara de secagem igual a 6 x 10-2 m3 e duas bandejas separadas 6 cm uma da
outra. O vácuo neste equipamento foi mantido por uma bomba de vácuo da marca IBAV
modelo BRS4, acionada por um motor WEG de 0,33 cv de potência.
3.3
Procedimento experimental
As etapas de obtenção de cenoura seca compreenderam o preparo das amostras
e a secagem propriamente dita. A caracterização do material foi feita após o preparo da
amostra, durante e após a secagem. Amostras foram retiradas de tempos em tempos ao longo
do processo para as medidas durante a secagem. Foram determinados o teor de caroteno, a
umidade, as densidades aparente e real, o volume e a porosidade. Além das etapas de
obtenção da cenoura seca, este item também trata do procedimento experimental para
obtenção das isotermas de equilíbrio.
3.3.1 Preparo das amostras
A etapa do preparo das amostras consistiu em lavagem, descascamento, corte e
branqueamento. As etapas de lavagem, descascamento e corte foram feitas manualmente. A
etapa de corte foi feita com o auxílio de uma lâmina fixada a uma base de acrílico. A distância
entre a lâmina e a base era estabelecida de acordo com a espessura desejada. A cenoura era
então fatiada longitudinalmente e a partir destas fatias eram obtidos os discos, através de um
molde, e os palitos e cubos. As formas de corte utilizadas para comparação do efeito da forma
de corte no processo de secagem foram as seguintes:
•
discos de 4 e 8 mm de espessura e 25 mm de diâmetro;
•
cubos de 8 mm de aresta e
•
palito de dimensões 4x4x50 mm.
A escolha destas três formas foi concebida para verificar se a diferença de
distribuição do aquecimento por microondas, relatada no Capítulo 2, causaria efeito na
secagem de cenouras. A forma de disco foi escolhida como representante da forma cilíndrica,
além de ser a forma mais facilmente obtida em uma operação industrial. A variação na
espessura do disco foi utilizada para verificar, se esta exerce influência na secagem em
30
MATERIAIS E MÉTODOS
microondas. As formas de cubo e palito foram escolhidas como representantes da forma
retangular, mas com diferentes áreas de exposição a microondas.
Alguns testes foram feitos com a cenoura ralada. Porém ela queimava-se com
muita facilidade quando utilizada nesta forma. Por isso, o uso de cenoura ralada foi
descartado. A Figura 3.2 ilustra as formas efetivamente utilizadas.
Figura 3.2: Formas de corte utilizadas.
O branqueamento por imersão em água quente foi realizado como forma de
inativar enzimas deterioradoras e fixar a cor da cenoura. Além do que, cenouras branqueadas
apresentam maior velocidade de secagem que aquelas “in natura” (Pinedo e Murr, 2005). O
branqueamento foi realizado por imersão em água a temperatura de 70°C por 3 minutos. Após
este processo, para evitar que houvesse cozimento, as cenouras foram resfriadas rapidamente
em água corrente e o excesso de água retirado com papel absorvente.
3.3.2 Verificação da potência do equipamento
A calibração da potência fornecida pelo forno microondas é uma etapa
importante na realização dos experimentos de secagem. Esta calibração foi feita por
calorimetria.
Para tanto, mediu-se a variação da temperatura de uma massa conhecida de
água submetida a diferentes potências entre 20 W e 400 W. A massa de água variou entre 95 e
160 g, de acordo com a potência utilizada, como forma de diminuir a variação da temperatura
e evitar que houvesse perda de massa por evaporação. Esta faixa de potência foi escolhida por
abranger as potências utilizadas no trabalho, de acordo com a massa de amostra e densidade
de potências a serem utilizadas. Assumindo-se que toda a potência fornecida pelo forno
microondas foi transformada em energia térmica na água, calculou-se a quantidade de energia
fornecida para cada potência pela equação a seguir:
Qabs =
m c p ∆T
t
(3.1)
MATERIAIS E MÉTODOS
31
onde:
Qabs - energia absorvida pela amostra (cal/min);
m - massa (g);
cp – calor específico da água (cal/g°C);
∆T – variação da temperatura (°C);
t – tempo (min).
A fim de verificar a reprodutibilidade da energia fornecida para cada potência
foram feitas seis medidas da variação de temperatura.
3.3.3 Cinética de secagem
Os experimentos de secagem em microondas foram divididos em três fases. Na
primeira fase foi feita uma análise dos efeitos da forma de corte, da espessura das amostras e
da potência e do modo de secagem utilizado na cinética de secagem de cenouras. A segunda
fase consistiu no acompanhamento da evolução da densidade aparente, densidade real,
porosidade e encolhimento em função da umidade do material. E, por fim, a terceira fase foi a
repetição da secagem para determinar os efeitos do processo no teor de β-caroteno e as
características de reidratação do produto final.
Nos ensaios da primeira fase, a massa fixada para todos os experimentos foi de
40g e as quatro formas de corte já citadas foram utilizadas. As potências usadas foram 40 W,
60 W e 80 W para que fosse mantida a proporção de 1,0 W/g, 1,5 W/g e 2,0 W/g,
respectivamente. Esta relação potência por massa foi estabelecida com base nos experimentos
feitos por Wang e Xi (2005), pois estes autores utilizaram potência entre 1,0 W/g e 2,6 W/g e
concluíram que a potência 2,6 W/g era prejudicial à cenoura. Os dois modos de secagem em
microondas e em microondas a vácuo foram utilizados. No último, manteve-se a pressão de
vácuo constante em 20 inHg. As curvas da cinética de secagem para os diferentes
experimentos foram construídas tomando-se medidas de massa das amostras em intervalos de
tempo de 5 minutos, em balança de precisão igual a 1x10-6 kg. A variação de massa observada
foi considerada como a quantidade de água perdida pela amostra durante o processo de
secagem, sendo então calculada a umidade da amostra.
Diante dos resultados obtidos na primeira fase foi repetida a secagem de discos
de 8 mm de espessura para acompanhamento das mudanças nas propriedades estruturais de
MATERIAIS E MÉTODOS
32
acordo com o teor de umidade, tanto para a secagem em microondas como para a secagem em
microondas a vácuo.
Para estes experimentos foi utilizada uma massa fixa de 80g, já que haveria
necessidade de material para os experimentos de caracterização, ao longo da secagem, e esta
era a maior capacidade do recipiente utilizado. Foi verificado que se alterando a massa, mas
mantendo-se a proporção de potência por massa constante, não ocorre alteração na cinética
obtida. Amostras retiradas ao longo da secagem foram caracterizadas quanto ao volume,
densidade aparente e real.
A terceira e última fase dos experimentos de secagem consistiu na secagem de
discos de 8 mm de espessura em microondas e em microondas a vácuo. Assim como na
segunda fase a massa inicial foi de 80g. A cenoura seca obtida em cada condição foi então
submetida a testes para determinação do teor de β-caroteno e características de reidratação.
Após a obtenção dos resultados para os experimentos de secagem descritos e
uma breve análise dos mesmos, decidiu-se realizar teste em estufa a vácuo e em estufa por
convecção forçada.
Para os experimentos em estufa a vácuo, feitos em triplicata, utilizaram-se
somente cenouras cortadas em discos de 8 mm de espessura, uma vez que esta forma é mais
fácil de obtenção e apresentou cinética de secagem semelhante as demais. A forma cúbica,
que apresentou cinética mais lenta, não foi utilizada em tais experimentos. A temperatura de
secagem foi de 70°C e o equipamento foi operado com pressão de vácuo igual a 28 inHg. O
mesmo experimento foi também realizado a pressão ambiente para análise do efeito do vácuo
na cinética de secagem de cenouras.
Os experimentos em estufa por convecção forçada, também em triplicata,
foram realizados a temperatura de 70°C e as formas de disco de 8 mm de espessura e cubo
foram usadas. Com isso foi possível verificar a presença de comportamento diferente para
formas diferentes durante a secagem por convecção forçada.
A temperatura de 70°C foi utilizada tanto para a secagem em estufa, como em
convecção forçada, pois a esta temperatura a cinética de secagem é acelerada e ainda não
ocorre queima da cenoura.
33
MATERIAIS E MÉTODOS
3.3.4 Caracterização das amostras
Teor de umidade
•
A determinação do teor de umidade foi feita para as amostras “in natura” e ao
final da secagem. Foi utilizado o método de estufa: uma massa conhecida de material foi
submetida a 105°C ± 3°C por 24 horas. Passado este tempo, a amostra foi pesada novamente.
Esta última massa medida foi tomada como sua massa seca. A umidade da amostra foi então
calculada pela seguinte equação:
X (b.u.) =
m0 − m s
m0
(3.2)
onde:
X - umidade em base seca (g de água/g de sólidos);
m0 - massa da amostra (g), antes de ser submetida à estufa e
ms - massa da amostra (g), após 24 horas na estufa.
•
Teor de β-caroteno
A perda do valor nutricional da cenoura após o processo de secagem foi
medida em termos da degradação de β-caroteno. O teor deste nutriente foi medido nas
amostras “in natura” e após a secagem através de cromatografia líquida de alta eficiência
(CLAE).
A quantificação de β-caroteno foi feita em uma coluna C12 da marca Synergi,
modelo 4µ MAX-RP 80A com dimensões de 250 mm x 4,5 mm, como fase estacionária. O
eluente foi composto pela mistura de duas fases móveis (A e B). Sendo a fase A acetonitrila
pura e a fase B metanol e acetato de etila na proporção 1:1. A Tabela 3.1 especifica as
concentrações das duas fases utilizadas ao longo do experimento.
Tabela 3.1: Relação entre as fases A e B utilizadas como eluente.
Tempo (min.) Fluxo (ml/min.)
%A
%B
0
1
95
5
10
1
60
40
40
1
100
0
45
1
95
5
34
MATERIAIS E MÉTODOS
As concentrações apresentadas na Tabela 3.1 resultam em uma curva côncava
para a relação entre A e B. Os experimentos foram feitos a temperatura ambiente (28°C).
Uma curva padrão, com as concentrações de 2, 4 e 8 mg/L de um padrão de βcaroteno foi construída previamente para o equipamento, tal que o teor de β-caroteno fosse
quantificado nas amostras.
Para essa análise foi preciso realizar a sua extração. Para a extração de
carotenos, uma pequena quantidade de cenoura em pó foi utilizada, em torno de 1g da
amostra. Esta foi macerada com acetona até que a amostra ficasse incolor. O extrato de
acetona foi, então, filtrado em papel de filtro para se eliminar a massa incolor do material.
Este extrato foi então transferido para um balão de 100 ml e o seu volume completado. E,
assim, uma alíquota desta solução foi filtrada novamente em membrana HV em PVDF de
poro igual a 0,45 µm e submetida ao aparelho de cromatografia. Um fotodetector da marca
Waters modelo 996 foi utilizado, com comprimento de onda igual a 452 nm, para a
determinação do teor de β-caroteno na amostra. A quantidade de β-caroteno por massa seca
de cenoura foi então calculado.
•
Densidade aparente
A densidade aparente da cenoura “in natura” e seca em microondas e em
microondas a vácuo, para diferentes teores de umidade, foi determinada por picnometria
líquida com hexano.
Este método consiste basicamente na tomada das massas do picnômetro seco
(mpic), com água (mpic+água) e da temperatura da água, a partir da qual se tem a densidade da
água, para a determinação do volume do picnômetro pela seguinte equação:
V pic =
mágua
(3.3)
ρ água
Com o conhecimento do Vpic é determinada a densidade do hexano a partir da
massa do picnômetro seco e do picnômetro com hexano (mpic+hexano):
V pic = Vhexano =
m pic+hexno − m pic
ρ hexano
(3.4)
35
MATERIAIS E MÉTODOS
Em seguida a amostra é colocada no picnômetro completamente seco e toma-se
a massa do picnômetro com amostra (mpic+amostra). O volume do picnômetro é então
completado com hexano e a sua massa é medida (mpic+am+hex). O volume de hexano agora será
igual a:
Vhexano1 =
(m pic+amostra+hexano − m pic+amostra)
(3.5)
ρ hexano
A densidade aparente da amostra é então determinada, pois são conhecidos o
volume da amostra e a sua massa:
Vamostra = V pic − Vhexano1
(3.6)
m amostra = m pic + amostra − m pic
(3.7)
m amostra
Vamostra
(3.8)
ρ amostra =
•
Densidade real
A densidade real da cenoura foi medida durante a secagem, somente a partir do
momento em que a umidade do material estivesse abaixo de 30% (b.u.), para evitar danos ao
equipamento.
Esta
densidade
foi
determinada
em
picnômetro
a
hélio,
modelo
Ultrapycnometer da marca Quantachrome Instruments.
•
Encolhimento
Para determinar o encolhimento das amostras de cenoura ao longo da secagem
foi medido o volume das mesmas.
O volume das amostras “in natura” foi medido tanto com paquímetro digital,
com precisão de 1x10-5 m, como pela picnometria líquida com hexano, usada na determinação
de densidade aparente, apenas para efeito de comparação. Já para amostras secas e para
aquelas retiradas ao longo da secagem, o volume foi determinado apenas por picnometria
líquida devido à deformação das amostras e a dificuldade de utilização do paquímetro para tal
medida.
MATERIAIS E MÉTODOS
36
O encolhimento das amostras foi expresso em termos do coeficiente de
encolhimento V/V0, definido por Madiouli et al. (2007). Sendo V0 o volume da amostra
úmida antes do início da secagem e V o volume da amostra medido ao longo da secagem.
•
Porosidade
A porosidade da cenoura foi determinada a partir dos dados de densidades
aparente e real. Por esta razão, a porosidade só foi calculada para aquelas amostras com teor
de umidade abaixo de 30% (b.u.).
3.4
Reidratação
As cenouras secas foram reidratadas por imersão em água destilada a
temperatura ambiente e em triplicata para cada condição de secagem. A massa de amostra
utilizada em cada experimento foi de aproximadamente 1,5 g e a razão entre a massa e o
volume de água utilizados foi 1:30. As amostras foram retiradas do banho de imersão em
diferentes tempos e pesadas em balança com precisão de 1,0x10-5 kg. A razão de reidratação
(RR) foi definida conforme Marques et al. (2008), sendo a razão entre a massa da amostra
durante a reidratação e a sua massa seca, antes do início do processo de reidratação.
Além da razão de reidratação, os índices de capacidade de absorção de água
(WAC), capacidade de retenção da matéria seca (DHC) e capacidade de reidratação (RA)
propostos por Lewick (1998) também foram determinados a fim de se obter uma completa
caracterização do processo de reidratação da cenoura.
3.5
Isotermas de equilíbrio
O método estático com utilização de soluções salinas saturadas foi o escolhido
para determinação das isotermas de equilíbrio. A umidade de equilíbrio foi atingida através da
dessorção de umidade pelas amostras de cenoura e os sais escolhidos foram tais que uma
ampla faixa de umidade relativa fosse alcançada. A Tabela 3.2 enumera os sais utilizados e
suas respectivas umidades relativas.
37
MATERIAIS E MÉTODOS
Tabela 3.2: Umidade relativa das soluções salinas em função da temperatura.
Soluções salinas
UR- 40°C
UR- 50°C
LiCl
0,112
0,111
CH3CO2K
0,204
0,192
MgCl2.6H2O
0,318
0,312
K2CO3
0,432
0,433
NaNO2
0,616
0,616
NaCl
0,748
0,746
KCl
0,818
0,802
As isotermas de equilíbrio da cenoura foram determinadas para as temperaturas
de 40°C e 50°C. Nestas temperaturas, o controle da concentração das soluções salinas é mais
fácil em comparação a temperaturas mais altas. E também, o tempo de duração do
experimento é reduzido em comparação a temperaturas mais baixas. Além disso, uma vez
obtida a umidade de equilíbrio a determinada temperatura é possível, através de modelos que
incluem este parâmetro, obter a umidade de equilíbrio para diferentes temperaturas. O modelo
de Hasley modificado, equação 2.9, é um exemplo de equação para se determinar a umidade
de equilíbrio em diferentes temperaturas.
Para a determinação das isotermas utilizou-se reservatórios cilíndricos de
vidro, no interior dos quais foram colocadas as soluções salinas saturadas. Suportes plásticos
com pequenas perfurações foram colocados no interior dos reservatórios cilíndricos a fim de
acomodarem as amostras. A massa de amostra utilizada foi suficiente para formar uma
monocamada no fundo do suporte plástico. A Figura 3.3 ilustra um esquema do recipiente
utilizado.
Figura 3.3: Esquema do recipiente utilizado na determinação das condições de
equilíbrio (Barrozo,1995).
38
MATERIAIS E MÉTODOS
Após pesadas, as amostras foram colocadas no recipiente e este colocado em
câmara climatizada, com sistema automático de controle de temperatura. A cada três dias, as
massas das amostras foram medidas em balança analítica com precisão de 1,0x10-7 kg. Após
atingir massa constante, a umidade de cada amostra foi então determinada pelo método de
estufa. Os experimentos para cada umidade relativa foram feitos em triplicata.
3.6
Tratamento de dados
Os dados obtidos para as cinéticas de secagem, isotermas de equilíbrio e
cinética de reidratação foram ajustados aos modelos apresentados no Capítulo 2. Para cada
caso utilizou-se o “software” STATISTICA® na versão 7. O método de estimação linear dos
mínimos quadrados foi aplicado e a qualidade do ajuste dos modelos testados determinada
pelos valores de dois parâmetros estatísticos: o coeficiente de correlação, R2, e a soma dos
quadrados dos resíduos (SQR):
SQR = ∑ (Y − y )
2
(3.9)
O desvio relativo médio (DVM) também foi utilizado como critério para
análise da diferença entre os valores apresentados para umidade adimensional ao longo da
secagem em microondas e aqueles apresentados na secagem em microondas a vácuo. Este
parâmetro também foi utilizado no ajuste das equações propostas para descrever a cinética de
reidratação. Ele é obtido a partir da seguinte equação:
DVM =
1
Y−y
∑
n
Y
(3.10)
39
RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.
4.1
Resultados e discussão
Isotermas de sorção
As isotermas obtidas pelo método estático descrito no Capítulo 2, para as
amostras de cenoura, foram isotermas de dessorção. Isto porque as amostras submetidas a
atmosferas controladas possuíam teor de umidade maior que a do ambiente de medida, de
modo que houve perda de umidade até que entrassem em equilíbrio com o meio.
As amostras levaram entre 43 e 62 dias para atingirem o equilíbrio, em
condições termodinâmicas constantes. As pesagens foram feitas de dois em dois dias e foi
considerado atingido o equilíbrio quando as amostras apresentaram variação na massa inferior
a 1,0 x 10-6 kg em três pesagens consectivas.
A Tabela 4.1 apresenta os resultados experimentais para as umidades de
equilíbrio das amostras, b.s. (g de água/g de sólido), suas tréplicas e desvios padrões nas
temperaturas e umidades relativas utilizadas. Os desvios padrões médios para os dados das
isotermas a 40°C e 50°C foram de 8% e 6%, respectivamente.
Tabela 4.1: Umidade de equilíbrio da cenoura nas temperaturas de 40°C e 50°C
e seus respectivos desvios padrões.
Soluções salinas
Temperatura
LiCl
CH3CO2K
MgCl2.6H2O
K2CO3
NaNO2
NaCl
KCl
40°C
0,225
0,243
0,264
0,226
0,244
0,210
0,269
0,211
0,261
0,247
0,237
0,241
0,331
0,261
0,300
0,418
0,378
0,377
0,358
0,466
Desvio
Padrão
0,016
0,014
0,026
0,004
0,028
0,019
0,054
50°C
0,109
0,107
0,113
0,109
0,108
0,152
0,120
0,123
0,113
0,124
0,132
0,136
0,165
0,146
0,156
0,300
0,324
0,278
0,328
0,277
0,314
Desvio
Padrão
0,002
0,021
0,004
0,005
0,008
0,019
0,021
A Figura 4.1 representa a média das tréplicas das umidades de equilíbrio
obtidas para as temperaturas observadas e o desvio padrão referente a cada ponto
experimental.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
40
Figura 4.1: Isotermas de equilíbrio da cenoura para as temperaturas de 40°C e
50°C e os desvios padrões de cada ponto experimental.
Ao observar esta figura, observa-se que para valores de aw menores que 0,5 a
umidade de equilíbrio sofre pequena variação. E, para valores de aw acima de 0,5 a quantidade
de água absorvida sofre variação apreciável, que pode ser atribuída à condensação capilar.
Este comportamento confere às isotermas representadas na Figura 4.1 uma tendência a forma
sigmóide, típica de materiais biológicos. Para estes materiais, em baixa pressão de vapor
ocorre a adsorção de água por moléculas polares e compostos hidrofílicos, mas o teor de
umidade ainda não é elevado. Mas com o aumento da pressão de vapor, ocorre o
preenchimento dos poros do material e rápido aumento na aw decorrente da condensação
capilar.
A Figura 4.1 também mostra o efeito da temperatura no teor de umidade de
equilíbrio. No gráfico desta figura, verifica-se que, para uma mesma atividade de água, o teor
de umidade de equilíbrio é menor quando a isoterma é determinada a temperatura de 50°C,
em relação à umidade de equilíbrio para a temperatura de 40°C. Este comportamento é devido
ao fato de que, em temperatura mais alta a força de ligação entre as moléculas de água será
menor, aumentando mobilidades destas moléculas e, conseqüentemente, a quantidade de água
adsorvida será menor.
Com o objetivo de encontrar, dentre aqueles modelos apresentados no Capítulo
2, o que melhor representasse o comportamento dos dados experimentais, procedeu-se ao
tratamento estatístico deles, conforme descrito no item 3.6. Os valores estimados para os
parâmetros das equações de equilíbrio estão apresentados na Tabela 4.2.
41
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Tabela 4.2: Parâmetros estimados para as equações de equilíbrio da cenoura
nas temperaturas de 40°C e 50°C.
Temperatura
Equação
Parâmetros
40°C
50°C
BET
w0
-
0,069
(Equação 2.6)
C
-
47355,017
w0
0,19
0,086
C
35832,09
34480,388
K
0,67
0,909
Oswin
M
0,295
0,174
(Equação 2.8)
N
0,216
0,399
Hasley
a
-2,335
-2,598
Modificada
b
3,231
1,799
(Equação 2.9)
C
88,989
126,284
GAB
(Equação 2.7)
Os dados experimentais obtidos para a temperatura de 40°C não se ajustaram à
equação de BET. Após os ajustes das equações, foi feita uma análise dos valores do
coeficiente de correlação (R2) e também da soma do quadrado dos resíduos (SQR), para
avaliar qual dos modelos melhor descreve o processo de dessorção para cenouras.
A Tabela 4.3 apresenta os valores obtidos para o coeficiente de correlação e
soma dos quadrados dos resíduos.
Tabela 4.3: Valores de R2 referentes aos dados de cenoura para as temperaturas
de 40°C e 50°C.
40°C
50°C
Equação
SQR
R2
R2
SQR
BET
(Equação 2.6)
-
-
0,875
5,7 x10-3
GAB
(Equação 2.7)
0,954
1,8 x10-2
0,935
2,9 x 10-3
Oswin
(Equação 2.8)
0,947
4,0x 10-3
0,871
5,9 x 10-3
Hasley Modificada (Equação 2.9)
0,901
2,1 x 10-3
0,912
4,0 x10-3
Ao analisar os valores apresentados na Tabela 4.3 é possível observar que
dentre os modelos ajustados aos dados experimentais, a equação de GAB descreveu melhor as
curvas de umidade de equilíbrio para a cenoura nas temperaturas utilizadas. Esta equação foi a
RESULTADOS E DISCUSSÕES
42
que apresentou valor do coeficiente de correlação (R2) maior e menor valor da soma dos
quadrados dos resíduos (SQR), para as duas temperaturas em que a umidade de equilíbrio foi
determinada.
A equação de Hasley modificada obteve coeficiente de correlação acima de
0,900 e pode ser usada para estimar a umidade de equilíbrio de cenouras, durante o processo
de dessorção para diferentes temperaturas, dentro da faixa experimental para a qual que foi
ajustada.
As Figuras 4.2 e 4.3 apresentam os ajustes ao modelo de GAB para as
temperaturas de 40°C e 50°C, respectivamente.
Figura 4.2: Umidade de equilíbrio em função da atividade de água para
cenoura a 40°C (• pontos experimentais e — curva de ajuste da equação de GAB).
Figura 4.3: Umidade de equilíbrio em função da atividade de água para
cenoura a 50°C (• pontos experimentais e — curva de ajuste da equação de GAB).
RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.2
43
Secagem
4.2.1 Verificação da potência do equipamento
A verificação da potência fornecida pelo forno de microondas utilizado foi
feita como descrito no Capítulo 2.
A Figura 4.4 mostra a relação entre a potência aplicada e a energia absorvida
pela massa de água. Para cada potência foram feitas seis medidas de variação de temperatura
da água e assim calculado o Qabs. Observando-se a Figura 4.4, nota-se que houve
reprodutibilidade da energia fornecida pelo equipamento em face da pequena variação de
energia absorvida pela água por unidade de tempo para cada potência aplicada. O desvio
padrão médio desta energia para cada potência programada foi de 4%, variando entre 1% e
4,2%. Com isso, garantiu-se que as condições experimentais foram mantidas constantes para
potências programadas iguais. Além disso, o calor absorvido pela massa de água foi
diretamente proporcional à potência aplicada. Através de regressão linear, os dados foram
ajustados a uma reta e o coeficiente de correlação (R2) foi determinado. O valor de R2 foi
0,9946, muito próximo à unidade, indicando que o ajuste linear representa bem os dados
experimentais.
Figura 4.4: Energia absorvida pela água em função da potência aplicada.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
44
4.2.2 Cinética de secagem
Como descrito no Capítulo 2, a primeira fase dos testes de secagem reuniu
experimentos para que os efeitos da forma de corte e da espessura da amostra, da potência e
do modo de secagem utilizados sobre a cinética de secagem de cenouras fossem
determinados. Para todos os experimentos realizados a cinética de secagem de cenouras
apresentou, predominantemente, um período de taxa de secagem decrescente, com um
pequeno período inicial de taxa de secagem crescente, o que é atribuído ao tempo para
aquecimento do material. Este resultado está de acordo com aquele encontrado por
Prabhanjan et al. (1994), Prakash et al. (2004) e Wang e Xi (2005).
•
Efeito da forma de corte e espessura
Para análise do efeito da forma procedeu a secagem das três formas: cubo,
palito e disco. Diferentes espessuras da forma de disco, 8 mm e 4 mm, foram utilizadas para
que fosse verificado o efeito da espessura durante a secagem em microondas e microondas a
vácuo.
Através dos valores obtidos para o teor de umidade (b.s.) ao longo do tempo de
secagem, traçaram-se as curvas do adimensional de umidade em função do tempo para as
diferentes formas de corte utilizadas. A Figura 4.5 apresenta as curvas de secagem obtidas
para estas formas, quando submetidas à secagem em microondas com potência igual a 2,0
W/g e a Figura 4.6 para potência igual a 1,0 W/g. Nestes gráficos é possível observar tanto o
efeito da forma de corte como o efeito da espessura da amostra na cinética de secagem de
cenouras em microondas. Ressalta-se que o efeito da forma e da espessura para a secagem em
microondas a vácuo foi muito semelhante àquele apresentado para secagem em microondas.
Comparando-se o efeito da forma de corte, as formas de disco e palito
apresentaram curvas de secagem praticamente sobrepostas, para os diferentes modos de
secagem e diferentes potências utilizadas. O tempo de secagem para estas formas variou entre
95 e 150 minutos para a maior e menor potência, respectivamente. Enquanto que para a
cenoura na forma de cubo, a cinética de secagem apresentada foi consideravelmente mais
lenta do que para as outras duas formas. Nesta forma de corte o menor tempo de secagem
observado foi de 155 minutos, para a maior potência utilizada, e o maior tempo foi superior a
240 minutos, para a menor potência utilizada. Entretanto, este tempo ainda é muito vantajoso
RESULTADOS E DISCUSSÕES
45
em relação à liofilização. Segundo Lin et al. (1998), são necessárias aproximadamente 72
horas para que a cenoura liofilizada atinja umidade adimensional próxima a 0,1.
Figura 4.5: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para as formas
de cubo, palito e discos e potência de 2,0 W/g.
Figura 4.6: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para as formas
de cubo, palito e discos e potência de 1,0 W/g.
A menor velocidade de secagem apresentada pelo cubo pode ser explicada da
seguinte maneira. Quando em comparação com formas cilíndricas e esféricas, as formas
retangulares apresentam densidade de potência volumétrica absorvida menor. Para as formas
retangulares, como exposto no Capítulo 2, o aquecimento por microondas se concentra nos
cantos e o centro permanece à temperatura mais baixa. Com isso, não ocorre o rápido
aquecimento do centro do cubo, o que prejudica a vaporização da umidade e
conseqüentemente diminui a velocidade de secagem para esta forma.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
46
A forma de palito, apesar de ser retangular, apresentou cinética de secagem
semelhante à forma de disco, e conseqüentemente mais rápida do que a cinética de secagem
da forma de cubo. Este comportamento pode estar relacionado ao fato de que a forma de
palito possui área de exposição a microondas quase duas vezes maior do que o cubo. Para a
forma de palito, nas dimensões utilizadas, a área superficial é de 632 mm2 e para o cubo é de
320 mm2. A maior área de exposição ocasiona maior quantidade de microondas absorvida o
que pode ter compensado a tendência do palito a ter menor densidade de potência volumétrica
absorvida.
Quanto ao efeito da espessura, uma comparação da cinética de secagem de
discos de 4 mm com a cinética obtida para discos de 8 mm, apresentadas nas Figuras 4.5 e
4.6, permite dizer que, na secagem de cenoura em microondas, esta variação de espessura não
teve influência significativa na cinética de secagem. As curvas de secagem para as diferentes
espessuras foram muito semelhantes.
Esta independência da cinética de secagem de cenoura em microondas em
relação à espessura da amostra explica-se pela geração de calor interno durante este processo.
O calor gerado internamente vaporiza a água, ainda no interior do material, e a diferença de
pressão estabelecida força o vapor d’água para a superfície. Sendo assim, a transferência de
umidade tem pouca influência da difusão e ocorre, principalmente, pela diferença de pressão.
Também devido à geração de calor interno, na secagem por microondas a transferência de
calor não ocorre por condução. Portanto, o aumento da espessura não representa obstáculo
para o aquecimento do interior da amostra, desde que a espessura seja menor que a
profundidade de penetração de microondas. As diferentes espessuras utilizadas, neste
trabalho, foram menores do que a profundidade de penetração de microondas para cenoura
que varia entre 16,35 mm e 14,11 mm de acordo com a umidade.
A fim de verificar se o efeito da forma de corte na cinética de secagem era
peculiar à secagem em microondas, um teste foi realizado para as formas de disco de 8 mm de
espessura e cubo em estufa por convecção forçada.
A Figura 4.7 mostra o valor médio da umidade adimensional, que foi obtida em
triplicata, em função do tempo para estes testes. Os valores dos desvios médios relativos
foram de 3,3 % para o disco e de 10,2 % para o cubo e permitem dizer que os experimentos
foram reprodutivos.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
47
Figura 4.7: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para discos de
8 mm de espessura e cubo em estufa de convecção forçada.
Pode-se observar nos gráficos da Figura 4.7, que para a secagem por convecção
forçada, a perda de umidade para a cenoura cortada em cubo foi mais rápida que para a
cenoura cortada em disco. Após 200 minutos de secagem as amostras em forma de cubo
atingiram o equilíbrio, enquanto que para as amostras em forma de disco o equilíbrio só foi
atingido após 400 minutos de secagem. Este comportamento é o inverso do apresentado na
secagem em microondas, onde o cubo teve cinética de secagem muito mais lenta. A secagem
mais lenta para a forma de disco, em comparação com a forma de cubo, nas dimensões
utilizadas, quando submetidos à convecção forçada, pode ser explicada pelos princípios de
transferência de calor e massa envolvidos neste processo.
Durante a secagem por ar aquecido ocorre, primeiramente, o aquecimento da
superfície do material em contato com o ar quente, e também evaporação da umidade
superficial. A partir deste ponto, a transferência de calor da superfície aquecida para o
interior, ainda frio, acontece pelo processo de condução de calor devido ao gradiente de
temperatura. Desta forma, a migração da umidade ocorre, principalmente, por difusão de
umidade do interior para a superfície, impulsionada pela diferença de concentração.
Como o cubo apresenta uma relação área superficial/volume mais que duas
vezes maior do que o disco, o aquecimento de todo o seu volume é favorecido em relação ao
aquecimento de todo o disco. Além disso, a maior área superficial em relação ao volume,
apresentada pela forma de cubo, implica em maior área de transferência de umidade do
material para o ar de secagem. A Tabela 4.4 apresenta a área superficial, o volume e a razão
entre área superficial/volume para o cubo e disco submetidos à secagem por convecção
48
RESULTADOS E DISCUSSÕES
forçada. Ressalta-se que a área da superfície em contato com a placa não foi considerada
como área superficial, desprezando-se assim a troca de calor e umidade nesta superfície.
Tabela 4.4: Área superficial, volume e relação volume/área para formas
utilizadas na secagem por convecção forçada.
Cubo
Disco 8 mm
Área superficial (mm )
320
1118,6
Volume (mm3)
512
3925,0
Área superficial/volume
0,625
2
0,285
Portanto, com base nos resultados apresentados, para cada secador é
necessário observar como ocorrem os fenômenos de transferência para então determinar qual
será o melhor modo de preparo do material a ser seco.
•
Efeito do modo de secagem
Potência
Com o intuito de investigar os efeitos da potência de secagem e da associação
do vácuo à secagem por microondas, as curvas da umidade adimensional em função do tempo
foram traçadas para os dois modos de secagem e para as diferentes potências e formas
utilizadas. As Figuras 4.8 e 4.9 apresentam o efeito da potência sobre a cinética de secagem
em microondas, para a cenoura cortada em cubo e em discos de 8 mm de espessura,
respectivamente. Para as formas de disco de 4 mm de espessura e palito foram observados o
mesmo comportamento mostrado nestas duas figuras.
O aumento da potência de microondas aplicada ocasionou aceleração na
cinética de secagem de cenoura. Pode ser observado nas Figuras 4.8 e 4.9 que quando a
potência de 1,0 W/g foi utilizada, a queda no teor de umidade foi mais lenta em comparação
com as demais e que a secagem mais rápida ocorreu para os experimentos com a potência de
2,0 W/g, no caso, a potência mais alta. O mesmo resultado foi encontrado por Prakash et al.
(2004). Eles observaram que o aumento da potência utilizada para a secagem de cenouras,
em forno microondas, diminuiu o tempo de secagem e aumentou o coeficiente de difusão
(K).
Este resultado é coerente com o fato de que, quanto maior a potência aplicada,
maior será a quantidade de calor interno gerado no material. Conseqüentemente, a
vaporização da umidade será mais rápida e a diferença de pressão estabelecida maior. Como,
RESULTADOS E DISCUSSÕES
49
segundo Schiffmann (1995), esta diferença de pressão é a força motriz que leva a umidade,
em forma de vapor, para a superfície do material durante a secagem por microondas, a taxa de
secagem será maior quando potências mais altas forem utilizadas.
Figura 4.8: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para cubo e
secagem em microondas em diferentes potências.
Figura 4.9: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para discos de
8 mm de espessura e secagem em microondas em diferentes potências.
A Figura 4.10 apresenta os gráficos construídos para a taxa de secagem em
função do teor de umidade para melhor visualização do efeito da potência aplicada na taxa de
secagem de cenoura. Nota-se que a taxa de secagem mais alta foi atingida para a maior
potência. Além disso, a taxa máxima atingida durante a secagem com potência de 2,0 W/g,
0,25 (g.min-1), foi quase o dobro da taxa máxima alcançada quando utilizada a potência de 1,0
W/g que foi igual a 0,13 (g.min-1).
RESULTADOS E DISCUSSÕES
50
Figura 4.10: Taxa de secagem em função da umidade adimensional para a
secagem de cenoura, na forma de cubo, em microondas e diferentes potências.
Modo de secagem
O efeito da associação do vácuo à secagem por microondas foi analisado a
partir das curvas de cinética de secagem para os dois modos. As Figuras 4.11 e 4.12 ilustram
o adimensional de umidade em função do tempo para os dois modos de secagem utilizados,
com as formas de palito e discos de 4 mm de espessura, respectivamente.
Figura 4.11: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para
diferentes potências durante a secagem em microondas (M) e em microondas a vácuo (MV),
com cenouras cortadas em palito.
51
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Figura 4.12: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para
diferentes potências durante a secagem em microondas (M) e em microondas a vácuo (MV),
com cenouras cortadas em discos de 4 mm de espessura.
A partir da comparação entre o comportamento das cinéticas de secagem da
cenoura submetida à secagem em microondas e microondas a vácuo, apresentadas nas Figuras
4.11 e 4.12, nota-se que, a associação do vácuo a microondas não resultou em mudança
significativa nestas cinéticas. As cinéticas de secagem para os dois modos utilizados foram
muito próximas, mantendo-se a potência constante. Para confirmar que esta interferência na
velocidade de secagem não foi importante, calculou-se o desvio relativo médio entre o teor de
umidade da cenoura para a secagem em microondas a vácuo e em microondas. A Tabela 4.5
apresenta estes valores para as quatro formas utilizadas.
Tabela 4.5: Desvio relativo médio entre o teor de umidade ao longo da
secagem por microondas e microondas a vácuo, para as diferentes formas utilizadas.
Desvio médio relativo (%)
1,0 W/g
1,5 W/g
2,0 W/g
Disco 8 mm
4,6
16,1
13,0
Disco 4 mm
1,4
1,2
1,9
Palito
6,3
7,3
8,1
Cubo
1,6
4,7
3,7
A grande maioria dos valores dos desvios médios relativos apresentados na
Tabela 4.5 está abaixo de 10%. Apenas para os valores apresentados para a cinética de
secagem de discos de 8 mm estão um pouco acima deste valor. Feita esta comparação, podese dizer que não houve diferença significativa entre as secagens por microondas e por
microondas a vácuo.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
52
Experimentos de secagem em estufa com e sem uso de vácuo, para cenouras
cortadas em discos de 8 mm de espessura, foram realizados a fim de investigar se o vácuo
exercia ou não influência sobre a transferência de umidade na cenoura durante este modo de
secagem. Os valores de umidade ao longo do tempo foram determinados em duplicata para
cada modo de secagem e são apresentados na Figura 4.13.
Figura 4.13: Umidade adimensional (X/X0) em função do tempo para a
secagem de cenoura em estufa a temperatura de 70°C com e sem uso de vácuo.
Ao analisar a Figura 4,13, é notável que a cinética de secagem apresentada para
estufa a vácuo foi consideravelmente mais acelerada do que aquela para a cenoura seca sem o
uso de vácuo. Durante a secagem em estufa a vácuo o equilíbrio foi atingido com apenas 150
minutos de secagem. Enquanto que, para a secagem sem o uso do vácuo, as amostras só
atingiram o equilíbrio após 400 minutos de secagem. A grande diferença da secagem entre
esses dois modos também pode ser expressa pelo desvio relativo médio do teor de umidade,
que teve valor igual a 262,5%. A pressão de vácuo, então, acelera a transferência de umidade
para a secagem de cenoura em estufa, uma vez que este é um processo controlado pela
difusão. A diferença de pressão criada então é uma força motriz extra para que a umidade
migre do interior do produto até a sua superfície.
Ajuste aos modelos
Os dados experimentais obtidos para a secagem de cenoura em microondas e
microondas a vácuo, a diferentes potências, foram ajustados aos modelos de Lewis e Page
apresentados no Capítulo 2. As Tabelas 4.6 e 4.7 apresentam os valores dos parâmetros das
53
RESULTADOS E DISCUSSÕES
equações, do coeficiente de correlação e da soma dos quadrados dos resíduos para a equação
de Lewis e Page, respectivamente.
Através da observação dos valores expostos nas Tabelas 4.6 e 4.7, constata-se
que para a equação de Page os valores do coeficiente de correlação foram mais próximos da
unidade, em comparação com aqueles valores obtidos para o ajuste realizado para a equação
de Lewis. Além disso, a soma dos quadrados dos resíduos foi menor para a equação de Page
em relação aquela obtida para a equação de Lewis.
Tabela 4.6: Parâmetros para a equação de Lewis.
Modo de
Potência
k (min-1)
R2
secagem
(W/g)
1,0
0,020
0,987
Microondas
1,5
0,027
0,993
2,0
0,042
0,989
1,0
0,019
0,983
Microondas a
1,5
0,030
0,978
vácuo
2,0
0,037
0,967
Tabela 4.7: Parâmetros para a equação de Page.
Modo de
Potência
k (min-1)
n
secagem
(W/g)
1,0
0,008
1,223
Microondas
1,5
0,017
1,222
2,0
0,021
1,212
1,0
0,009
1,153
Microondas a
1,5
0,015
1,172
vácuo
2,0
0,020
1,171
SQR
0,039
0,018
0,020
0,052
0,049
0,062
R2
SQR
0,999
0,997
0,998
0,999
0,997
0,991
0,004
0,009
0,005
0,003
0,005
0,015
Avaliando-se os valores obtidos para a constante de secagem (k) tanto pela
equação de Lewis quanto pela equação de Page, observa-se que a mudança no modo de
secagem não implica em mudança característica desta constante. Além disso, a variação no
modo de secagem utilizado representa uma variação média de apenas 9,0 % para a equação de
Lewis e 9,2% para a equação de Page, na constante de secagem, o que indica não haver
diferença expressiva entre a cinética de secagem em microondas e em microondas a vácuo.
54
RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.3
Caracterização das amostras
Propriedades físicas
•
Teor de umidade
O valor médio para o teor de umidade da cenoura, em base úmida, determinado
antes do início de cada experimento, para as diferentes formas de corte, modo e potência de
secagem, foi igual a 92,5 % (g de água/ g de produto). Os valores, máximo e mínimo, para o
teor de umidade foram 93,5% e 91,2%. O desvio padrão foi de 0,6 %. A Tabela 4.8 apresenta
os teores de umidade inicial para cada experimento de secagem.
Pode-se constatar a partir dos valores apresentados na Tabela 4.8, que a
cenoura apresenta alto teor de umidade e que, apesar de ser um produto sem padronização, a
variação do mesmo foi pequena.
Tabela 4.8: Teor de umidade, base úmida, para a cenoura antes do processo de
secagem.
Teor de umidade %
Cubo
Palito
Disco 8 mm
Disco 4 mm
1,0 W/g
1,5 W/g
2,0 W/g
M
93,4
93,2
93,2
MV
91,7
92,1
92,3
M
92,7
92,6
92,7
MV
93,2
93,1
92,3
M
92,6
91,5
91,2
MV
92,0
91,9
91,9
M
93,2
93,5
93,3
MV
92,3
92,3
91,9
A Tabela 4.9 apresenta os resultados para o teor de umidade final, em base
úmida, para cada experimento de secagem. O teor de umidade médio foi de 2,7% e o desvio
padrão de 0,7%. Como o valor do desvio padrão, em relação à média, foi elevado, isso pode
indicar uma secagem não muito uniforme. Ressalva-se que a umidade final das amostras na
forma de cubo, submetidas à secagem em microondas e em microondas a vácuo e 1,0 W/g de
55
RESULTADOS E DISCUSSÕES
potência, não foi considerada neste cálculo, pois o tempo de secagem não foi suficiente para
que estas amostras atingissem o equilíbrio.
Tabela 4.9: Teor de umidade, base úmida, para a cenoura após o processo de
secagem.
Teor de umidade %
Cubo
Palito 4
Disco 4mm
Disco 8mm
•
1,0 W/g
1,5 W/g
2,0 W/g
M
7,6
3,1
3,5
MV
7,5
2,9
1,8
M
2,7
2,1
1,7
MV
3,9
2,2
1,3
M
3,2
2,4
2,2
MV
2,8
2,4
2,9
M
3,2
3,7
3,1
MV
3,4
2,9
2,0
Densidade
As densidades tanto aparente ou “bulk” como real ou densidade da partícula
foram determinadas pela média de dois experimentos para cada condição de secagem.
Densidade aparente ou densidade “bulk”
Para acompanhar a evolução da densidade aparente das amostras em função do
teor de umidade e, assim, verificar se existe influência do modo e potência de secagem nesta
propriedade física da cenoura, foram construídos os gráficos mostrados nas Figuras 4.14 e
4.15. O método usado para a medida de volume das amostras foi o método do picnômetro
utilizando-se hexano, conforme descrito no Capítulo 2.
Para que o efeito do modo de secagem na densidade aparente da amostra fosse
observado, foi construído o gráfico mostrado na Figura 4.14, que apresenta a evolução da
densidade aparente em função do teor de umidade para a secagem em microondas e em
microondas a vácuo a uma mesma potência.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
56
Figura 4.14: Densidade aparente em função da umidade adimensional (X/X0)
para secagem de cenoura em microondas (M) e em microondas a vácuo (MV) a 2,0 W/g de
potência.
Analisando a Figura 4.14, verifica-se que, inicialmente, a densidade aparente
da cenoura é próxima à densidade da água, devido ao seu alto teor de umidade. Ao se
observar a evolução da densidade aparente com o teor de umidade, nota-se que o modo de
secagem exerceu influência sobre o comportamento da densidade aparente da cenoura. As
amostras submetidas à secagem em microondas a vácuo apresentaram uma redução na
densidade aparente ao final da secagem. Enquanto que, para as cenouras secas em
microondas, a densidade aparente permaneceu praticamente constante com uma pequena
elevação ao final da secagem. O mesmo resultado foi observado para a potência de 1,0 W/g.
Esta constatação está de acordo com Krokida e Maroulis (1997), segundo os
quais a densidade aparente ou densidade “bulk” do material é fortemente influenciada pelo
modo de secagem. A inclusão do vácuo ao processo tende a diminuir o valor desta
propriedade, uma vez que a diferença de pressão imposta pelo vácuo pode causar uma
expansão do material (Lin et al., 1998).
A Figura 4.15 apresenta a evolução da densidade aparente para o mesmo modo
de secagem e diferentes potências, mostrando o efeito da potência no processo.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
57
Figura 4.15: Densidade aparente em função da umidade adimensional (X/X0)
para secagem de cenoura em microondas a vácuo (MV) a 2,0 W/g e 1,0 W/g de potência.
Esta figura mostra que a mudança de potência no processo de secagem em
microondas a vácuo não refletiu em alteração do comportamento da densidade aparente em
função do teor de umidade. A mudança na potência utilizada durante a secagem também não
modificou a tendência de elevação da densidade aparente da cenoura, para este modo de
secagem.
Densidade real ou densidade da partícula
Os efeitos, tanto do modo de secagem quanto da potência utilizada, na
evolução da densidade real em função do teor de umidade foram semelhantes aos efeitos
apresentados para a densidade aparente. Na Figura 4.16 são apresentados os valores da ρreal,
para secagem em microondas e em microondas a vácuo em função da umidade adimensional,
para a potência de 1,0 W/g, a fim de se observar o efeito do modo de secagem no
comportamento da ρreal.
É observado uma diminuição da densidade real em função do teor de umidade
para a secagem em microondas a vácuo, principalmente ao final do processo. Ao passo que,
para a secagem em microondas ocorreu um leve aumento desta propriedade ao final da
secagem.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
58
Figura 4.16: Densidade real em função da umidade adimensional (X/X0) para
secagem de cenoura em microondas (M) e em microondas a vácuo (MV) a 1,0 W/g de
potência.
A Figura 4.17 foi construída para a visualização do efeito da potência utilizada,
durante a secagem em microondas, no comportamento da densidade real. Não foi observado
efeito importante nesta avaliação, ou seja, para as duas potências utilizadas, 1,0 W/g e 2,0
W/g, a densidade real apresentou comportamento semelhante. Esta propriedade foi
praticamente constante ao longo da secagem. Para a secagem em microondas a vácuo foi
observado o mesmo comportamento, ou seja, o comportamento da densidade real não se
alterou com a mudança na potência utilizada.
Figura 4.17: Densidade real em função da umidade adimensional (X/X0) para a
secagem de cenoura em microondas (M) a 2,0 W/g e 1,0 W/g de potência.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
•
59
Encolhimento
O volume das amostras ao longo da secagem foi determinado por picnometria
líquida, como descrito no Capítulo 3. A Tabela 4.10 apresenta o volume final médio em
relação ao volume inicial.
Tabela 4.10: Volume final em relação ao volume inicial da cenoura para
diferentes modos de secagem.
Modo de secagem
Volume final (%)
1,0 W/g
5,9
Microondas
2,0 W/g
8,9
1,0 W/g
7,6
Microondas a vácuo
2,0 W/g
12,2
Analisando os números apresentados na Tabela 4.10, constata-se que com o
aumento da potência, em um mesmo modo de secagem, ocorre uma pequena redução no
encolhimento sofrido pela cenoura. Esta redução no encolhimento pode estar relacionada ao
fato de que a secagem com potência de 2,0 W/g é mais rápida e para secagens mais rápidas o
encolhimento é menos pronunciado do que para secagens lentas.
É possível notar também que uma pequena redução no encolhimento foi obtida
quando a secagem foi em microondas a vácuo. Este fato se relaciona a expansão citada por
Lin et al. (1998), quando a secagem é feita sobre condição de vácuo devido a diferença de
pressão. Esta expansão é também chamada de efeito de “puffing”.
O coeficiente de encolhimento (V/V0) foi calculado a partir dos volumes
obtidos ao longo da secagem. Os valores obtidos foram ajustados ao modelo linear em função
da umidade proposto por Lozano et al. (1983).
A Tabela 4.11 apresenta os valores de correlação linear para cada condição de
secagem. Para a secagem em microondas a vácuo, os valores do coeficiente de correlação
foram um pouco menores do que os apresentados para a secagem em microondas. Mas de
modo geral, os altos coeficientes de correlação indicam que o encolhimento de cenoura
apresenta comportamento linear proporcional ao teor de umidade retirado durante a secagem.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
60
Tabela 4.11: Coeficiente de correlação entre os valores experimentais
observados e o modelo linear proposto por Lozano et al.(1998).
Coeficiente de
Modo de secagem
correlação R2
1,0 W/g
0,95
Microondas
2,0 W/g
0,97
1,0 W/g
0,92
Microondas a vácuo
2,0 W/g
0,94
As Figuras 4.18 e 4.19 apresentam a localização dos dados experimentais em
relação ao modelo linear ajustado, para a secagem a potência de 2,0 W/g em microondas e em
microondas a vácuo, respectivamente. Nota-se que os dados experimentais, para a secagem
em microondas apresentados na Figura 4.18, distanciam-se menos dos valores previstos pelo
modelo linear de encolhimento do que os dados experimentais para a secagem em microondas
a vácuo, apresentados na Figura 4.19, principalmente ao final da secagem com umidade
inferior a 0,1.
Figura 4.18: Coeficiente de encolhimento em função da umidade adimensional
(X/X0) para secagem de cenoura em microondas e 2,0W/g de potência.
Figura 4.19: Coeficiente de encolhimento em função da umidade adimensional
(X/X0) para secagem de cenoura em microondas a vácuo e 2,0W/g de potência.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
61
Uma análise conjunta da diferença entre o comportamento do coeficiente de
encolhimento, na secagem em microondas e em microondas a vácuo, e da diferença do
comportamento da densidade aparente apresentado na Figura 4.14, indicam um pequeno
desvio da linearidade de encolhimento da cenoura submetida à secagem em microondas a
vácuo. Sendo assim, a redução no volume é menor do que a água removida e o surgimento de
espaços vazios no interior da amostra ocasionam a redução da densidade aparente.
Os resultados obtidos para a porosidade da cenoura quando submetida à
secagem também reforçam a teoria de que para a secagem em microondas a vácuo, ocorre um
pequeno desvio da linearidade do coeficiente de encolhimento em função da umidade e serão
discutidos no próximo tópico.
•
Porosidade
Os valores experimentais obtidos para a porosidade da cenoura ao longo da
secagem estão diretamente relacionados àqueles referentes às densidades aparente e real, uma
vez que são calculados a partir de seus valores de acordo com a equação 2.12. Eles ainda
fornecem informações a respeito do encolhimento sofrido pelo material no decorrer da
secagem. Neste trabalho, foram calculadas as porosidades, ao longo da secagem, porém
somente a partir do ponto em que a umidade das amostras era inferior a 30% (b.u).
A Tabela 4.12 apresenta os valores para a porosidade final em diferentes
condições de secagem. Lembrando que estes valores são a média de duas determinações.
Tabela 4.12: Porosidade final da cenoura para secagem em microondas e em
microondas a vácuo nas potências de 1,0 W/g e 2,0 W/g.
Modo de secagem
Potência
Porosidade final
1,0 W/g
0,101
Microondas
2,0W/g
0,118
1,0 W/g
0,417
Microondas a vácuo
2,0 W/g
0,321
Verifica-se, a partir da observação dos valores presentes na Tabela 4.12, que a
variação da potência durante a secagem, praticamente não influenciou a porosidade final e
que a secagem em microondas a vácuo proporcionou um produto final com maior porosidade
quando comparada a secagem em microondas.
Esta observação está de acordo com o encolhimento observado e com a
diminuição da densidade aparente para a secagem em microondas a vácuo. Ou seja, durante a
RESULTADOS E DISCUSSÕES
62
secagem em microondas a vácuo, o encolhimento é menor do que o volume de água retirada
do material e a densidade aparente diminui, o que resulta em aumento da porosidade. Segundo
Madiouli et al. (2007), durante a secagem, quando a redução do volume é menor do que a
quantidade de água retirada, é gerado um aumento na porosidade do material. Esta afirmação
reforça o deslocamento do coeficiente de encolhimento do comportamento linear, ao final da
secagem por microondas a vácuo.
Além disso, a secagem em condição de vácuo pode gerar uma expansão no
produto proporcionando um produto final mais poroso do que aquele obtido pela secagem em
microondas, no qual não há expansão. O aumento da porosidade final do produto pode
significar aumento da sua capacidade de reidratação. No entanto, Lozano et al. (1980)
chamam a atenção para o fato de que, em materiais biológicos como a cenoura, podem haver
dois tipos de poros, aqueles conectados externamente e poros fechados no interior da estrutura
do material. A presença de poros fechados não implica em maior facilidade de reidratação.
•
Teor de β-caroteno
O teor de β-caroteno foi determinado nas amostras de cenoura “in natura” e
após os diversos experimentos de secagem. O objetivo desta análise foi avaliar os efeitos do
aumento da potência e do modo de secagem na deterioração deste importante componente
nutricional da cenoura.
A Tabela 4.13 apresenta os teores de β-caroteno por massa de matéria seca
obtidos em cromatografia líquida de alta eficiência pelo método descrito no Capítulo 2.
Tabela 4.13: Teor de β-caroteno ao final de diferentes processos de secagem.
β-caroteno (mg/g de
% de degradação de
Modo de secagem
matéria seca)
β-caroteno
1,0 W/g
2,375
6,6
Microondas
2,0 W/g
1,478
41,9
1,0 W/g
2,032
20,1
Microondas a
vácuo
2,0 W/g
0,905
64,4
"In natura"
_
2,543
Com base no teor de β-caroteno da cenoura “in natura” apresentado na Tabela
4.13 e na sua umidade inicial, 93,7% b.u., foi calculado o teor de β-caroteno em mg /100 g de
cenoura crua para efeito de comparação com os dados da literatura. O valor encontrado, que
RESULTADOS E DISCUSSÕES
63
foi igual a 16 mg/ 100 g de cenoura crua, está acima daquele registrado que é entre 2 e 10
mg/100 g de cenoura crua.
Ao analisar os valores apresentados na Tabela 4.13 para os diferentes modos de
secagem, observa-se que o teor final de β-caroteno foi dependente da potência e do modo de
secagem utilizados. A deterioração de β-caroteno aumentou com aumento da potência em um
mesmo modo de secagem. Como exemplo, para microondas a 1,0 W/g de potência foi de
6,6% e a 2,0 W/g de potência foi igual a 41,9%. O aumento da deterioração do β-caroteno
com o aumento da potência utilizada pode ser atribuído a maior oxidação da estrutura
insaturada do β-caroteno com o aumento da temperatura. Além disso, a grande variação na
degradação deste componente com o aumento da potência reforça a sua alta sensibilidade ao
aumento da temperatura.
Comparando-se o modo de secagem, a secagem em microondas proporcionou
um produto final mais rico em β-caroteno. Durante a secagem em microondas a 1,0 W/g de
potência, a perda de β-caroteno foi de 6,6% enquanto que para a mesma potência em
microondas a vácuo a perda deste nutriente foi de 20%. O mesmo comportamento foi
observado para a potência de 2,0 W/g. Para esta potência, a secagem em microondas
proporcionou 41,9% de deterioração e já a secagem em microondas a vácuo causou a perda de
64,4% do β-caroteno inicial.
4.4
Reidratação
4.4.1 Cinética de reidratação
A Figura 4.20 apresenta as curvas de reidratação obtidas para a cenoura
submetida a diferentes modos de secagem, secagem em microondas e microondas a vácuo, em
diferentes potências. Inicialmente, nas primeiras 10 horas de reidratação observa-se um
significativo aumento na razão de reidratação e à medida que o processo de aproxima do
equilíbrio, o aumento na razão de reidratação tende a diminuir. Este comportamento foi
também observado por Krokida e Marinos-Kouris (2003) para diferentes vegetais e por
Marques et al. (2009) para frutas tropicais.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
64
Figura 4.20: Razão de reidratação em função do tempo para cenoura em
diferentes modos de secagem e potências.
Além disso, é possível observar nesta figura o efeito do modo de secagem e da
potência utilizada na velocidade de reidratação. Não é verificada diferença significativa para a
velocidade de reidratação nos diferentes modos de secagem e potência utilizados,
especialmente nas dez horas iniciais. Apesar de a cenoura seca a vácuo apresentar maior
porosidade, isto não foi refletido na sua habilidade de reidratar-se. Esta maior porosidade
pode, então, estar relacionada com danos a estrutura celular. Durante a secagem é estabelecida
uma tensão celular que torna a célula “rasgada” e com estrutura mais aberta e porosa (Zogzas
et al., 1994).
Comparando-se, na Figura 4.20, a cinética de reidratação para diferentes
potências utilizadas, apesar de a diferença não ser expressiva, a potência de 2,0 W/g foi a que
proporcionou menor velocidade de reidratação, tanto para a secagem em microondas como
em microondas a vácuo. Este resultado pode ser um indicativo de que esta potência causa
maiores danos à estrutura do material e o seu uso, apesar de proporcionar uma secagem mais
rápida deve ser analisado com cautela.
A Tabela 4.14 apresenta a razão de reidratação (RR) final média para cada
modo de secagem e potência utilizada.
65
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Tabela 4.14: Razão de reidratação e desvios para diferentes condições de
secagem.
Modo de secagem
Microondas
Microondas a vácuo
Potência
(W/g)
1,0
1,5
2,0
1,0
1,5
2,0
RR (-)
7,307 ± 0,150
7,618 ± 0,098
6,815 ± 0,064
6,687 ± 0,252
6,135 ± 0,431
5,964 ± 0,226
A razão de reidratação variou entre 5,964 e 7,522. Estes valores estão próximos
àqueles encontrados na literatura, mas o processo foi muito lento. A razão máxima de
reidratação de cenoura liofilizada encontrada por Stępień (2008) foi de aproximadamente 6,4.
No entanto, o equilíbrio foi atingido em apenas 5 horas. Isto é compreensivo, uma vez que a
liofilização é tida como método de secagem que causa menos danos a estrutura dos materiais.
As equações semi-empíricas utilizadas para descrever o processo de
reidratação e apresentadas no Quadro 2.4 foram ajustadas aos dados experimentais. Os
resultados da estimação não linear dos parâmetros, do coeficiente de correlação entre os dados
experimentais e os valores previstos pelas equações, a soma dos quadrados dos resíduos e o
desvio relativo médio são colocados nas Tabelas 4.15, 4.16 e 4.17 para cada equação semiempírica.
Tabela 4.15: Parâmetros da equação exponencial.
Modo de
Potência
RRe
w
R2
secagem
(W/g)
1,0
6,615
0,364
0,959
Microondas
1,5
7,032
0,267
0,944
2,0
6,334
0,354
0,919
1,0
6,260
0,260
0,963
Microondas a
1,5
5,606
0,347
0,942
vácuo
2,0
5,638
0,334
0,974
SQR
3,965
5,149
4,549
2,239
2,016
1,423
DVM
(%)
3,3
15,1
12,6
9,4
11,1
8,3
66
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Tabela 4.16: Parâmetros da equação de Peleg.
Modo de
Potência
RRe
k1
k2
secagem
(W/g)
1,0
7,773
0,156
0,462
Microondas
1,5
8,070
0,153
0,651
2,0
7,219
0,176
0,615
1,0
7,191
0,169
0,668
Microondas a
1,5
6,313
0,203
0,607
vácuo
2,0
6,294
0,198
0,554
R2
SQR
0,997
0,989
0,987
0,996
0,991
0,998
0,341
0,955
0,720
0,246
0,439
0,129
Tabela 4.17: Parâmetros da equação de Weibull.
Modo de
Potência
RRe
ψ
ϴ
secagem
(W/g)
1,0
6,615
0,029
0,079
Microondas
1,5
7,032
0,247
0,925
2,0
6,133
0,267
0,755
1,0
6,268
0,303
1,165
Microondas a
1,5
5,606
0,034
0,099
vácuo
2,0
5,639
0,071
0,213
R2
SQR
0,959
0,944
0,919
0,963
0,942
0,974
3,965
5,149
4,549
2,239
2,016
1,423
DVM
(%)
3,3
7,6
6,2
4,1
5,1
2,8
DVM
(%)
9,8
15,1
13,4
11,3
11,6
8,6
Dentre as equações apresentadas a que melhor descreve o processo de
reidratação de cenouras secas em microondas e microondas a vácuo é a equação de Peleg
(equação 2.23). Para esta equação foram obtidos os maiores valores do coeficiente de
correlação. Este valor foi muito próximo ou na maioria dos casos maior do que 0,990. Além
disso, o ajuste dos dados experimentais a esta equação resultou em menor soma dos
quadrados dos resíduos e também desvios relativos médios inferiores a 10%.
Pela análise dos parâmetros estimados percebe-se que os valores apresentados
para k1, constante cinética (h.g matéria seca/g de água), e para k2, que relaciona-se a máxima
capacidade de reidratação (g de matéria seca/g de água), em todas as condições de secagem
foram próximos. Isto indica, como previsto anteriormente, que a variação do modo de
secagem e da potência utilizada não exerce grande influência nem na velocidade de
reidratação e nem na capacidade máxima de reidratação de cenoura.
4.4.2 Índices de reidratação
As características da reidratação da cenoura foram observadas a partir dos
experimentos de reidratação realizados como descrito no Capítulo 2. A razão de reidratação
67
RESULTADOS E DISCUSSÕES
(RR) e os índices WAC, DHC e RA foram calculados para verificar o comportamento da
reidratação de cenouras e analisar os efeitos das diferentes condições de secagem utilizadas
neste processo. Ao mesmo tempo, pode-se comparar a extensão dos danos causados à
estrutura da cenoura para as secagens em microondas e em microondas a vácuo.
A Tabela 4.18 apresenta os valores médios e os desvios dos índices utilizados
para verificar as características de reidratação da cenoura. A partir dos valores de WAC
apresentados nesta tabela, é possível observar que a secagem, tanto em microondas como em
microondas a vácuo, provoca danos a estrutura do material, uma vez que a cenoura seca não
apresentou completa restituição da água retirada durante a secagem para nenhum dos modos
de operação. A capacidade de restauração da quantidade de água perdida durante a secagem
variou entre 79,3% e 54,6%, sendo o maior valor obtido para cenoura submetida à secagem
em microondas e potência de 1,0 W/g. Já a menor capacidade de restauração ocorreu para o
mesmo modo de secagem, mas com 1,5 W/g de potência.
Tabela 4.18: Índices de reidratação para cenoura seca em microondas e em
microondas a vácuo.
Modo de
Potência
WAC
DHC
RA
secagem
Microondas
Microondas
a vácuo
1,0 W/g
0,793 ± 0,017
0,552 ± 0,007
0,438 ± 0,015
1,5 W/g
0,546 ± 0,036
0,527 ± 0,019
0,288 ± 0,025
2,0 W/g
0,618 ± 0,007
0,420 ± 0,008
0,260 ± 0,003
1,0 W/g
0,592 ± 0,024
0,528 ± 0,009
0,313 ± 0,017
1,5 W/g
0,598 ± 0,020
0,422 ± 0,003
0,252 ± 0,010
2,0 W/g
0,626 ± 0,027
0,508 ± 0,005
0,318 ± 0,015
O esperado seria que as amostras submetidas à secagem em microondas a
vácuo apresentassem maior capacidade de absorção de água devido a sua estrutura mais
porosa. No entanto, isto não foi observado. Ao construir gráficos de barras com os valores de
WAC e da porosidade para os diferentes modos de secagem, não foi possível estabelecer
nenhuma relação direta entre a porosidade e a capacidade de absorção de água. Estes gráficos
são mostrados na Figura 4.21. Neles estão os valores médios observados para a capacidade de
absorção de água (WAC) e porosidade para secagem em microondas e microondas a vácuo
nas potências de 1,0 e 2,0 W/g e seus respectivos desvios padrões.
A falta de relação entre a porosidade apresentada pela cenoura e a sua
capacidade de reidratação pode ser atribuída à presença de poros fechados, no interior da
RESULTADOS E DISCUSSÕES
68
estrutura do material, e que não têm ligação com o meio externo. Estes poros diferentemente
dos poros conectados externamente, não favorecem o processo de reidratação. A baixa
capacidade de restauração da água perdida durante a secagem, apesar da porosidade
relativamente alta, indica que a estrutura mais aberta, portanto mais porosa, da cenoura seca é
resultante das fissuras na estrutura do material causadas pela tensão celular que ocorre durante
a secagem, conforme descrito por Zogzas et al. (1994).
Figura 4.21: Capacidade de absorção de água e porosidade em função do modo
de secagem e potência utilizada. Sendo (M) microondas e (MV) microondas a vácuo.
O índice DHC, que representa a capacidade de retenção de sólidos solúveis,
variou entre 55,2% e 40,2%. Estes valores indicam que ocorre a lixiviação de solutos durante
a reidratação de cenoura. A pequena variação deste índice ao se comparar os diferentes modos
de secagem e diferentes potências utilizadas indica não haver relação entre a capacidade de
reter sólidos solúveis e a forma ou potência de secagem.
A capacidade de reidratação (RA) obtida pela multiplicação dos dois índices
anteriores e que informa sobre os efeitos combinados do processo de secagem e reidratação
variou entre 43,8% e 25,2%. Através da relação entre os três índices não é possível precisar
qual processo tem maior interferência na capacidade de reidratação, se é a lixiviação de
solutos ou a capacidade de absorção de água.
Não é possível estabelecer relação entre o modo de secagem e potência
aplicada com a capacidade de reidratação. Uma comparação entre as diferentes potências para
a secagem em microondas indica que a menor potência causa menos danos à estrutura, pois
com o aumento da potência houve diminuição da capacidade de reidratação. Porém, para a
RESULTADOS E DISCUSSÕES
69
secagem em microondas a vácuo este comportamento não foi observado. A melhor
reidratação foi observada para a maior potência seguida da menor potência e a pior
capacidade de reidratação foi obtida para a potência intermediária.
70
CONCLUSÕES
5.
Conclusões
Tendo em vista os objetivos propostos, os dados experimentais obtidos e a
discussão dos resultados apresentada, algumas conclusões podem ser formuladas.
Com relação à secagem de cenoura em microondas e aos fatores relacionados a
este processo, conclui-se que a forma de corte da amostra exerce grande influência sobre a
velocidade de secagem. A forma cúbica, devido a sua menor densidade de potência absorvida,
deve ser evitada, pois proporciona uma secagem mais demorada em relação às outras formas
utilizadas. Além disso, com base na cinética de secagem obtida para a forma de palito chegase à conclusão de que essa deficiência em absorção de microondas apresentada pelas formas
retangulares pode ser anulada com o aumento da área disponível a incidência de microondas.
A diferença entre o efeito da forma observado na cinética de secagem em
convecção forçada, ou seja, a maior velocidade de secagem apresentada pela forma de cubo,
evidencia que os fenômenos de transporte envolvidos neste modo de secagem são diferentes
daqueles envolvidos na secagem em microondas. Outro fator relevante quanto a isso é que
para cada modo de secagem existe uma forma de corte que favorece o processo e este fato
deve ser observado ao se determinar as condições de secagem em cada secador.
Quanto à potência utilizada na secagem de cenouras em microondas, o
aumento do seu valor implicou em aceleração do processo de secagem. No entanto, maior
potência resultou em produto de menor qualidade nutricional. O aumento da potência,
segundo os experimentos realizados neste trabalho, não exerceu influência na capacidade de
reidratação da cenoura. Portanto, como a secagem de cenoura em microondas, mesmo para a
menor potência utilizada neste trabalho, foi um processo relativamente rápido, não é indicado
que se use a potência de 2,0 W/g devido à maior deterioração de β-caroteno ocasionada por
essa condição.
Com base nos resultados obtidos para a secagem em microondas e em
microondas a vácuo, conclui-se que a associação do vácuo a microondas não acelerou a
cinética de secagem de cenouras e também não aumentou a qualidade do produto final. É
verdade que a secagem em microondas a vácuo proporcionou menor encolhimento e maior
porosidade da cenoura seca. Entretanto, estas características em nada influenciaram a
capacidade de reidratação. A esse resultado soma-se o fato de que a secagem em microondas
a vácuo não resultou em maior conservação do β-caroteno, permitindo concluir que o uso do
CONCLUSÕES
71
vácuo na secagem de cenoura em microondas, como executado neste trabalho, não conduziu a
melhores resultados práticos.
Quanto aos diferentes modelos utilizados para descrever os diferentes
processos pode-se concluir que:
•
o processo de dessorção de cenoura pode ser descrito pela equação proposta por GAB
e também pela equação de Halsey modificada. O uso desta última equação é vantajoso pelo
fato de prever a umidade de equilíbrio em diferentes potências, o que implica em menor
número de experimentos.
•
a cinética de secagem de cenoura em microondas e em microondas a vácuo é melhor
descrita pelo modelo de Page em relação ao modelo de Lewis.
•
a cinética de reidratação da cenoura seca em microondas e microondas a vácuo pode
ser descrita pela equação de Peleg.
72
SUGESTÕES
6.
Sugestões
Para dar continuidade a este trabalho sugere-se que se faça:
•
uma saída de água no dessecador, utilizado na secagem em microondas a vácuo,
•
o monitoramento da temperatura durante a secagem de cenoura em microondas,
•
a instrumentação do forno de microondas de modo que seja possível a tomada de
massa das amostras sem que haja interrupção do processo de secagem,
•
a liofilização de cenouras e a comparação entre a degradação nutricional e as
características de reidratação de cenouras liofilizadas e secas em microondas e
•
estudo da temperatura de transição vítrea da cenoura a fim de investigar o colapso
causado na estrutura do material durante a secagem.
73
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